Lez 4 Infiammazione acuta. Glifo egizio che indicherebbe infiammazione Difesa e Riparo

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1 Lez 4 Infiammazione acuta Glifo egizio che indicherebbe infiammazione Difesa e Riparo

2 Infiammazione (o flogosi: angioflogosi e istoflogosi) : Acuta: si sviluppa in un arco di tempo relativamente breve (minuti, ore, pochi giorni). Caratterizzata dall'accumulo di liquidi e proteine plasmatiche (edema) oltre che dal reclutamento di una popolazione di leucociti fra cui predominano i neutrofili Cronica: L'infiammazione cronica è un processo di più lunga durata in cui in generale predomina l'accumulo di linfociti e macrofagi. Spesso accompagnata da da formazione di nuovi vasi e da rimodellamento del tessuti con fibrosi.

3 Segni cardinali dell infiammazione Celso (primo secolo dopo Cristo): -Calor (calore) -Rubor (arrossamento) -Tumor (turgore) -Dolor (dolore) Virchow (secolo 19): -Functio lesa (perdita di funzione) :::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: Elia Metchncoff (fine 800) -ruolo dei fagociti William Avery (anni 30 del 900) -proteina C reattiva (PCR), reagisce con polisaccaride C dello pneumococco

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5 Innata Limitata capacità di riconoscimento Barriere fisiche: a) (epiteli, sostanze microbiche prodotte da epiteli; b) componenti ematiche:complemento e mediatori dell infiammazione; c) fagociti: neutrofili, macrofagi e cellule NK Specifica o adattativa Alta capacità di riconoscimento (specializzazione verso antigeni diversi) Memoria Componenti: linfociti e loro prodotti (anticorpi)

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7 Fase di riconoscimento fase effettrice

8 TABELLA 1 - STRATEGIE DI RICONOSCIMENTO DIVERSE UTILIZZATE DAI RECETTORI DELL'IMMUNITÀ INNATA E ADATTATIVA Immunità innata Immunità adattativa Cellule Diverse, in particolare fagociti, Linfociti T e B cellule NK, cellule dendritiche Tempo per l'attivazione Minuti-ore Giorni-settimane delle difese Memoria No Si Recettori: Pattern recognition receptors: Anticorpi, T cell receptor TLR, MBL, pentrassine - specificità Bassa Elevatissima - affinità Bassa-elevata Elevata-elevatissima - geni che li codificano In forma germinativa, non Riarrangiati riarrangiata - repertorio Limitato (<100 specificità) Enorme (>10 10 specificità) - espressione cellulare Più tipi sulla stessa cellula Distribuzione in modo clonale (una cellula, un recettore con una specificità) Strutture Spesso essenziali per la vita dei Epitopi casuali riconosciute patogeni MBL: lectina legante il mannosio

9 TABELLA 2 - RECETTORI DELL'IMMUNITA' INNATA E DELL'INFIAMMAZIONE Solubili, presenti nel sangue e nei liquidi biologici Fattori del complemento (C3) Collettine: Lettina legante il mannosio (MBL) Proteina A del surfattante (SP-A) Proteina D del surfattante (SP-D) Pentrassine: - Corte (proteina C reattiva), prodotte fegato - Lunghe (PTX3), prodotte nei tessuti extraepatici Di membrana Recettori per i peptidi formilati Recettori lettinici (es.recettore per il mannos Recettori "spazzini" (scavenger) CD14 Recettori della famiglia Toll (toll-like receptor TLR) Citoplasmatici NOD

10 Classi di Pattern Recognition Receptors ante-antebodies: Dominio molecolare tipo collagenico. Riconoscono strutture circolanti di funghi e batteri Riconoscono cellule apoptotiche. Controllano autoimmunità RIG-I-like receptor (RLR) es: TLR9: sequenze CpG, tpiche i del DNA ipometilato dei batteri IFN-dependent- TRIF-IRF3

11 Struttura delle collettine (ante-antibodies) MBL, SP-A, SP-B

12 PRR a 7 domini transmembrana I recettori 7TM della famiglia fpr come PRR Recettori lettinici (es.: recettore per il mannosio) riconoscono zuccheri Recettori tipo scavenger (es.: SRA) riconoscono componenti microbiche, ma anche lipoproteine allterate

13 Filogenesi dei PRR Sviluppo dorsoventrale della drosophila e per resistenza ai funghi

14 La famiglia dei Toll-like Receptors e i suoi ligandi ac. lipoteicoico antivirale Proteoglicani: Gram- Funghi, micoplasmi, spirocheti, parassiti TIR: Toll/IL-1 receptor domain (dominio di interazione proteina-proteina)

15 Il riconoscimento di LPS

16 TLR e IL-1R attivano vie di trasduzione del segnale analoghe serin treonin kinase chinasi da stress IRAK: IL-1 receptor activated kinase Polimorfismi: TLR4: aterosclerosi IRAK4: aumento suscettibilità Infezioni germi piogeni gram+

17 Infiammazione come programma trascrizionale

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19 Cascata citochinica Citochine: mediatori polipeptidici del sistema immunitario non antigene specifici che fungono da segnale di comunicazione fra le cellule del sistema immunitario e fra queste e diversi organi e tessuti

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21 Network citochinico nella risposta infiammatoria asse ipotalamo-ipofisi-surrene Classificazione funzionale citochine: a) emopoietiche, b) dell immunità specifica; c) infiammatorie primarie; d) anti-infiammatorie o immunosoppressive; e) infiammatorie secondarie (chemochine)

22 Il sistema di IL-1 (IL-1α e IL-1β) ICE: IL-1 converting enzyme Agisce su cellule sistema immunitario e ipotalamo (IL-6-PGE2-effetto pirogeno). Anoressia e astenia sono segni dell infiammazione sistemica. Glucocoricoidi antagonizzano effetti di IL-1 Promuove sintesi prostacicline e NO-vasodilatazione Induce cascata procoagulante (induce TF e attività procoagulante). Promuove fase acuta via IL-6. Inibisce contrattitilà cardiaca e catabolismo proteico

23 Il sistema di TNF (Tumor-Necrosis Factor) TACE: TNFα-converting enzyme Effetti in gran parte sovrapponibili a IL-1. Si distingue l effetto inibitorio sui precursori emopoietici (anemia asociata a patologie croniche)

24 Il sistema di IL-6 (risposta fase acuta, differenziazione megacariociti, stimolatore della proliferazione dei linfociti T e B) Trans-signaling:endotelio Stimolatore della proliferazione dei linfociti T e B importante nelle neoplasie del sistema emopoietico (es: mieloma multiplo) Amplifica espressione molecole d adesione, imprtante nella transizione a infiammazione cronica con componente macrofagica Induce risposta di fase acuta

25 Le citochine antinfiammatorie

26 Dagli eventi locali a quelli sistemici Lipoproteina lipasi Serum amyloid A fibrinogen

27 Le citochine proinfiammatorie primarie nella sindrome infiammatoria sistemica

28 Lez 5 Endotelio e reclutamento leucocitario

29 Infiammazione -definizione -eventi vascolari -eventi cellulari Obiettivi didattici

30 Infiammazione Definizione Risposta fisiologica del tessuto vascolare in seguito a danno cellulare e tissutale finalizzata a: 1) Eliminare l agente dannoso 2) Ripristinare l omeostasi Sede Microcircolo Agenti flogogeni Tutti gli agenti in grado di determinare danno tissutale

31 Il microcircolo Il distretto tissutale coinvolto nella reazione infiammatoria è rappresentato dal microcircolo, definito come la porzione dell albero vascolare interposto tra piccole arterie e piccole vene Modificato da: Celotti F. Patologia e fisiopatologia generale. EdiSES, Caratteristiche -distretto funzionale che grazie alla presenza di sfinteri precapillari può essere attivato o shuntato -settore rilevante della circolazione, con un volume potenziale pari al 15% del letto vascolare complessivo -normalmente attivo solo per il 50% -sede della diapedesi leucocitaria (compartimento venulare) -opera in parallelo con la rete linfatica

32 Infiammazione acuta 1) Eventi vascolari: modificazioni flusso ematico modificazioni permeabilità 2) Eventi cellulari: marginazione e rolling adesione transmigrazione chemiotassi 3) Attivazione leucociti

33 Componenti della risposta infiammatoria acuta e cronica Lungo i vasi. Allergie e ipersensibilità e reazioni anafilattiche Granuli: istamina, eparina Corpi lipidici: acido arachidonico-leucotrieni Collagene Glicosaminoglicano glicoproteine

34 Modificazioni vascolari a) Modificazioni del calibro vascolare con aumento del flusso ematico b) Modificazioni strutturali nella microvascolarizzazione c) Fuoriuscita dei leucociti dal microcircolo

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36 Meccanismi di aumento della permeabilità vascolare

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39 su leucociti

40 Inter-cellular adhesion molecule Vascular cell adhesion molecule

41 Nei corpi di Weibel Palade

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43 Regolazione delle molecole di adesione endoteliali e leucocitarie

44 Chemiotassi: movimento direzionale del leucocita lungo un gradiente chimico. Di origine batterica: - peptidi formilati Di origine endogena: Chemiotassi e agenti chemiotattici - di tipo lipidico (PAF, LTB4) sintesi rapida - derivati dal complemento (C5a, C3a) associati al patogeno - chemochine derivate dallo stroma Superfamiglia di piccole proteine solubili Regolano adesione, chemiotassi e attivazione dei leucociti

45 (Filmato chemiotassi)

46 What defines a chemokine? STRUCTURE Four conserved cysteine residues defining a typical chemokine scaffold FUNCTION Cytokines with chemotactic activity acting at specific 7 transmembrane domains G protein-coupled receptors

47 Pathways of T lymphocyte recirculation Arterial circulation

48 La superfamiglia delle chemochine

49 Chemokine biological activities Chemotaxis-related Leukocyte recruitment: 1 leukocyte adhesion (CX3CL1) 2 integrin activation Amplification of immune responses (innate and specific) 3 leukocyte guidance in tissues Chemotaxis-unrelated - Modulation of angiogenesis and fibrosis - Modulation of differentiation and proliferation of hematopoietic precursors - Role in ontogeny (CNS and vasculature) - Control of cell survival - Phagocyte activation and T cell costimulation - Gene expression regulation

50 (Glutamic acid-leucine-arginine; 'ELR' motif) before the first cysteine

51 Regulation at the level of chemokine production CX 3 CL1 CCL16 CCL2 CCL3 CCL15 CCL18 CCL4 CCL14 CCL17 CCL5 CCL7 CCL8 CCL19 CCL11 CCL13 CXCL12 CCL20 CCL1 CCL23 CCL22 CCL3L1 XCL2 CCL28 CCL21 CCL24 CCL25 XCL1 CXCL1 CXCL1 CCL26 CXCL2 CXCL3 CXCL5 CCL27 CXCL13 CXCL8 CXCL7 CXCL9CXCL11 CXCL10 Constitutive Normal leukocyte traffick Inducible Inflammation and immunity (modified form Mantovani et al. Immunol Today, 1999)

52 Chemokine-Chemokine Receptor Interaction Interazione chemochina/recettore Gi (non Gq) aumento intracellulare di calcio attivazione di enzimi (fosfolipasi, proteine chinasi) CC signaling { acido arachidonico MAPK, fosfolipasi A2 (cpla2)

53 Ruolo dei fattori chemiotattici nel reclutamento leucocitario Attivazione integrinica

54 Codice del reclutamento leucocitario

55 Il sistema delle chemochine

56 The chemokine system Neutrophil recruitment: CXCR1 & CXCR2 Type 1 inflammation: CXCR3 & CX3CR1 Monocyte recruitment: CCR1, CCR2 & CCR5 Type 2 inflammation: CCR3 & CCR4 Inflammatory Omeostatic Inflammatory & omeostatic

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58 Activation and differentiation of T lymphocytes

59 Decoy chemokine receptors

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62 Lez 6 Cellule e tessuti del sistema immunitario

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64 Innate immunity Adaptive immunity Specificity For structures shared by classes of microbes ("pathogen-associated molecular patterns") For structural detail of microbial molecules (antigens); may recognize nonmicrobial antigens Receptors Encoded in germline; limited diversity ("pattern recognition receptors") Encoded by genes produced by somatic recombination of gene segments; greater diversity Distribution of receptors Nonclonal: identical receptors on all cells of the same lineage Clonal: clones of lymphocytes with distinct specificities express different receptors Discrimination between self and nonself Yes; host cells are not recognized or they may express molecules that prevent innate immune reactions Yes; based on selection againstself-reactive lymphocytes; maybe imperfect (giving rise toautoimmunity)

65 Classi di Pattern Recognition Receptors RIG-I-like receptor (RLR) IFN-dependent- TRIF-IRF3

66 Cell-associated pattern recognition receptors Toll-like receptors C-type lectins Scavenger receptors NLRs N-formyl Met-Leu-Phe receptors Soluble recognition molecules Pentraxins Collectins Ficolins Location Plasma membrane and endosomal membranes of dendritic cells, phagocytes, endothelial cells, and many other cell types Plasma membranes of phagocytes Plasma membranes of phagocytes Cytoplasm of phagocytes and other cells Plasma membranes of phagocytes Location Plasma Plasma Alveoli Plasma Specific examples and their PAMP ligands TLRs 1-9: Various bacterial and viral molecules (see Fig. 2-2) Mannose receptor: Microbial surface carbohydrates with terminal mannose and fructose Dectin: Glucans present in fungal cell walls CD36: microbial diacylglycerides Nod1, Nod2 and NALP3: bacterial peptidoglycans FPR and FPRL1: peptides containing N- formylmethionyl residues Specific examples and their PAMP ligands C reactive protein (CRP): Microbial phosphorylcholine and phosphatidylethanolamine Mannose-binding lectin (MBL): Carbohydrates with terminal mannose and fructose Surfactant proteins SP-A and SP-D: Various microbial structures Ficolin: N-acetylglucosamine and lipoteichoic acid components of the cell walls of gram-positive bacteria

67 Properties of pattern recognition receptors (innate immunity) Figure 2-1 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

68 Pattern recognition receptors (innate immunity) Figure 2-3 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

69 Adaptive immunity (B cells) Figure 2-2 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

70 Adaptive Immunity (B + T cells) Figure 2-4 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

71 Figure 2-1 Cellular locations of pattern recognition molecules of the innate immune system. Some pattern recognition molecules of the TLR family (see Fig. 2-7), such as TLRs 2, 4, and 5, are expressed on the cell surface, where they may bind extracellular pathogen-associated molecular patterns. Other TLRs are expressed on endosomal membranes, such as TLRs 3, 7, 8, and 9, all of which can recognize nucleic acids of microbes that have been phagocytosed by cells. Cells also contain cytoplasmic sensors of microbial infection (discussed later in the chapter), including the NLR family of proteins, which recognize bacterial peptidoglycans, and a subset of CARD family of proteins, which bind viral RNA. Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

72 Figure 2-2 Mammalian TLRs: specificities, basic signaling mechanisms, and cellular responses. Ligands for TLRs are shown together with dimers of the TLRs that specially bind them. Note that some TLRs are expressed in endosomes and some on the cell surface (see Fig. 2-7). The basic steps in TLR signaling, illustrated only for TLR3 and TLR4, are applicable to all TLRs. Further details about the signaling pathways are described in Box 2-1.

73 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :34 PM) 2005 Elsevier

74 Components Barriers Epithelial layers Defensins/cathelicidin Intraepithelial lymphocytes Principal Functions Prevent microbial entry Microbial killing Microbial killing Circulating effector cells Neutrophils Macrophages Early phagocytosis and killing of microbes Efficient phagocytosis and killing of microbes, secretion of cytokines that stimulate inflammation NK cells Lysis of infected cells, activation of macrophages Circulating effector proteins Complement Mannose-binding lectin (collectin) Killing of microbes, opsonization of microbes, activation of leukocytes Opsonization of microbes, activation of complement (lectin pathway) C-reactive protein (pentraxin) Opsonization of microbes, activation of complement Cytokines TNF, IL-1, chemokines IFN-α, -β IFN-γ IL-12 IL-15 IL-10, TGF-β Inflammation Resistance to viral infection Macrophage activation IFN-γ production by NK cells and T cells Proliferation of NK cells Control of inflammation

75 Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :08 PM) 2005 Elsevier

76 Neutrofilo Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :08 PM) 2005 Elsevier

77 Funzioni granulocitarie

78 La fagocitosi Interazione e fagocitosi di uno streptococco da parte di un granulocita neutrofilo Neutrofili (in verde) impegnati nella fagocitosi di particelle di lattice opsonizzate (in rosso)

79 Le tappe della fagocitosi 1) Riconoscimento Alcuni componenti sierici facilitano la fagocitosi e sono globalmente indicati quali opsonine. Alcune frazioni complementari (C3b) e classi anticorpali (IgG1 e IgG3) svolgono nell uomo questa funzione interagendo con specifici recettori cellulari (IgG1- IgG3=FcgR; C3b=C3bR) che attivano il processo di fagocitosi 2) Ingestione Pseudopodi cellulari avvolgono la particella da ingerire, fino ad includerla in un vacuolo di neoformazione (fagosoma) 3) Uccisione Il fagosoma si fonde con un numero variabile di lisosomi dando il fagolisosoma e il patogeno è esposto all azione di un largo pannello di enzimi litici. La fagocitosi porta alla produzione di metaboliti reattivi dell ossigeno che esplicano azione battericida. Fagociti attivati da citochine proinfiammatorie esprimono una forma inducibile di monossido di azoto sintetasi caratterizzata dalla capacità di produrre grandi quantità di monossido di azoto, dotato anche esso di attività battericida. 4) Digestione Degradazione nel fagolisosoma di macromolecole di origine esogena ad opera di varie attività enzimatiche. Nel caso di macrofagi segue la presentazione antigenica nel contesto MHC classe II e l avvio di una risposta specifica

80 Meccanismi di escape della fagocitosi 1 2 1) Riconoscimento Alcuni batteri operano meccanismi di masking e prevengono in questo modo la fagocitosi ad opera di PMN (ex: Yersinia enterocolitica, Salmonella spp., Listeria spp.) 2) Ingestione Legato al blocco del meccanismi di formazione del vacuolo di fagocitosi (ex: group A sterptococci). 3 3) Uccisione Molti agenti patogeni bloccano la generazione di ROI 4) Digestione Determinato dal blocco della maturazione del fagosoma 4 Allen LA. Mechanisms of pathogenesis: evasion killing by polymorphonuclear leukocytes. Microbes and infection 5: , 2003.

81 Lez 7 Cellule dell immunità innata

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84 B Menu F

85 Pathways of T lymphocyte recirculation Arterial circulation

86 EFFECTOR CELLS OF ADAPTIVE IMMUNITY -T cells (Antigen specific) Strict requirement of Antigen expression -B cells (antibodies) EFFECTOR CELLS OF INNATE IMMUNITY -NK cells -Macrophages -Neutrofili No requirement of Antigen expression

87 Fagocitosi e distruzione intracellulare dei microbi

88 contenuto granuli primari azzurrofili: Enzymes and microbicidal substancies (defensins, cathelicidin) G-CSF grow factor Neutrofilo (polimorfonucleati: nuclei multilobati) Svolgono 4 funzioni fondamentali -fagocitosi professionale potenziata da recettori per il complemento (CR) e per anticorpi (di classe G->FcγR) * -digestione dei patogeni attraverso il rilascio di radicali liberi e sostanze ossidanti (respiratory burst) contenute nei cosiddeti granuli primari -rilascio di fattori chemotattici e di mediatori infiammatori contenuti nei cosiddeti granuli secondari -rimozione (o induzione) di danni tissutali attraverso il rilascio di gelatinasi (digerisce il connettivo) contenuta nei cosiddeti granuli terziari contenuto granuli secondari (Enzymes: lysozime, collagenase, Elastase) contenuto Granuli Terziari: Collagenasi Gelatinasi

89 Reclutamento e attivazione dei granulociti neutrofili PMN circolanti Agenti chemiotattici (fmlp, IL-8, C5a) PMN reclutati Attivatori (PAMPs, IL-1, TNF) PMN infiammatori Fagocitosi e attività antimicrobica Rilascio di citochine multistep navigation model Dopo avere aderito ad endotelio infiammato nella sede di infiammazione, i PMN extravasano e rispondono a successive conbinazioni si agenti chemiotattici. L aumento delle capacità adesive e le prime fasi di invasione tissutale sono indotte da agenti chemiotattici derivati dalla cascata complementare (C5a) e dall attivazione della cascata dell arachidonato (PAF). Nel tessuto PMN rispondono ad agenti chemiotattici prodotti da cellule stromali (chemochine), e sono localizzati in prossimità dell agente patogeno da agenti chemiotattici derivati dal patogeno stesso (formilpeptidi). La direzione del movimento è determinata sia dal gradiente dello stimolo che da meccanismi di desensitizzazione recettoriale eterologa.

90 La fagocitosi Interazione e fagocitosi di uno streptococco da parte di un granulocita neutrofilo Neutrofili (in verde) impegnati nella fagocitosi di particelle di lattice opsonizzate (in rosso)

91 Meccanismi battericidi: i granuli I granuli primari (azzurrofili( azzurrofili) Sono primariamente coinvolti nello sviluppo di attività antibatterica in sede fagolisosomale, cui forniscono molecole ad attività antibatterica diretta, proteine cationiche e molecole coinvolte nella generazione di ROI (mieloperossidasi). I granuli secondari Svolgono primariamente attività antibatterica in sede extracellulare. ipoclorito Le vescicole di secrezione trasferiscono in membrana proteine ad attività recettoriale. Witko-Sarsat et al. Neutrophils: molecules, functions and pathophysiological aspects. Laboratory Investigation 80: , Attività microbicida Mieloperossidasi Azzurrocidina Defensine Catelicidine Lisozima Proteinasi 3 Catepsina G BPI Attività batteriostatica Lattoferrina Proteina legante B12 Attività catabolica Collagenasi Gelatinasi Elastasi Istaminasi β-glucuronidasi α-mannosidasi β-glicerofosfatasi Attività recettoriali Recettore peptidi formilati Recettori di IL-8 Recettore di laminina Reterrore di vitronectina CR1 (CD35) CR3 (CD11b/CD18) Fcγ-RIII (CD16)

92 Maturazione dei fagociti mononucleati Monocytes are 10 to 15 μm in diameter, and they have bean-shaped nuclei and finely granular cytoplasm containing lysosomes, phagocytic vacuoles, and cytoskeletal filaments. Once they enter tissues, monocytes cells mature and become macrophages. Macrophages may assume different morphologic forms after activation by external stimuli, such as microbes. Some develop abundant cytoplasm and are called epithelioid cells because of their resemblance to epithelial cells of the skin. Activated macrophages can fuse to form multinucleate giant cells. Macrophages in different tissues have been given special names to designate specific locations. For instance, in the central nervous system, they are called microglial cells; when lining the vascular sinusoids of the liver, they are called Kupffer cells; in pulmonary airways, they are called alveolar macrophages; and multinucleate phagocytes in bone are called osteoclasts. Downloaded from: StudentConsult (on 18 November :08 PM) 2005 Elsevier

93 Morfologia dei fagociti mononucleati Monocytes are 10 to 15 μm in diameter, and they have bean-shaped nuclei and finely granular cytoplasm containing lysosomes, phagocytic vacuoles, and cytoskeletal filaments A. Light micrograph of a monocyte in a peripheral blood smear. B. Electron micrograph of a peripheral blood monocyte. C. Electron micrograph of an activated tissue macrophage showing numerous phagocytic vacuoles and cytoplasmic organelles.

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96 Funzioni dei macrofagi

97 Evidence for frequent but not universal correlation between TAM number/density and prognosis in human malignancies. (Bingle L. et al. J. Pathol. 2002) (Extensive TAM infiltration) Prognosis: Type of cancer: Breast Cervix Bladder Lung Lymphoma poor poor poor poor poor Cytotoxicity Growth factors, vascular reactions angiogenesis (direct or via IL-1/TNF) (direct, via PCA fibrin) (Mantovani et al Immunol Today 1992)

98 FUNCTIONS POLARIZATION OF MACROPHAGE FUNCTION: A SIMPLIFIED VIEW M1 Th1 RESPONSES TYPE I INFLAMMATION; DTH KILLING OF INTRACELLULAR PARASYTES TUMOR RESISTANCE M2 Th2 RESPONSES; TYPE II INFLAMMATION; ALLERGY; KILLING AND ENCAPSULATION OF PARASYTES; MATRIX DEPOSITION AND REMODELLING; TUMOR PROMOTION RNI ROI IL-23 IL-12high IL-10low IL-1 TNF IL-6 Polyamine TGFβ IL-10 Decoy IL-1RII IL-1ra inos MHCII Arg SR MR MHCII LPS IFNγ or TNF IL-4 and IL-13 immune complexes + IL-1/LPS CSF-1 IL-10 (modified from Mantovani, Blood 2006; Immunity 2005; Mantovani et al Trends Immunol 2004,2002)

99 Polarizzazione macrofagica M1 (IFNγ-LPS/TNF) TLR2, TLR4 Fcγ-RI, II, III (CD16, CD32, CD64) Microbicidal activity Immuno-stimulatory functions Tumour cytotoxicity CD80, CD86 IL-12 IL-23 TNFα IL-1 IL-6 type I IFN IL-1 RI RNI ROI Membrane receptors Cytokines Effector molecules SR-A SR-B CD163 MR CD14 Fcε-RII (CD23) IL-10 IL-10 IL-1 ra decoy IL-1 RII polyamines M2 (IL-4/IL-13/IL-10/IC+LPS) Scavenging activity Tissue repair Angiogenesis Immuno-suppression IFNγ / LPS IL-10 IL-4 / IL-13 IL-4 / IL-13 / IL-10 IC+LPS

100 Polarized immune response (M1/Th1 vs M2/Th2) in disease Protozoa infections: Trypanosoma cruzi (IFNγ) Leishmania (IFNγ, inos) Toxoplasma Gondii (IFNγ) Allergy atopic dermatitis Viruses (HIV, CMV) MO M2/Th2 M1/Th1 Helminth infections: Taenia crassiceps Schistosoma Mansoni Sepsi Chronic inflammation Cancer Autoimmune diseases

101 Funzioni delle cellule NK Le cellule NK sono una popolazione di linfociti già pronta ad uccidere; hanno infatti granuli citoplasmatici comprendenti perforina e Granzyme A e B. La perforina è simile al C9 del complemento; esiste in due forme: attiva (idrofobica) e inattiva (idrofila). Essa polimerizza formando pori acquosi sulla cellula da uccidere. Le molecole più importanti sono granzyme A e B che inducono apoptosi (morte programmata simil suicidio) nella cellula stessa. La lisi della cellula bersaglio sia essa tumore o infettata da virus avviene grazie a 2 meccanismi: una lisi osmotica dovuta ai pori, ma soprattutto per il fatto che attraverso questi pori vengono introdotti nel bersaglio granzyme A e B inducenti apoptosi, in modi differenti: A: causa grossolani tagli al DNA B attiva le vie classiche dell'apoptosi (cascata delle caspasi).

102 Le cellule NK e i linfociti T hanno recettori complementari

103 Activating and inhibitory receptors of NK cells. A. Activating receptors of NK cells recognize ligands on target cells and activate protein tyrosine kinase (PTK), whose activity is inhibited by inhibitory receptors that recognize class I MHC molecules and activate protein tyrosine phosphatase (PTP). NK cells do not efficiently kill class I MHC-expressing healthy cells. B. If a virus infection or other stress inhibits class I MHC expression on infected cells, and induces expression of additional activating ligands, the NK cell inhibitory receptor is not engaged and the activating receptor functions unopposed to trigger responses of NK cells, such as killing of target cells and cytokine secretion.

104 Il CD16: un recettore attivatorio che promuove ADCC Le cellule NK esprimono il CD16, un recettore per la regione Fc delle IgG (v. Struttura degli anticorpi, più avanti), e possono utilizzare questo recettore per mediare un altro tipo di lisi cellulare che non presenta restrizione MHC. La citotossicità cellulo-mediata anticorpo-dipendente (Ab-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity, ADCC) dipende dalla presenza di Ac che riconoscono una cellula bersaglio (la sua specificità è pertanto dovuta alla specificità dell'ac). In seguito al legame con il suo Ag, la regione Fc dell'ac viene esposta e si lega poi al suo recettore sulla cellula NK per formare un ponte molecolare. Una volta formato il ponte, alla cellula bersaglio viene trasmesso un segnale litico ancora non del tutto compreso, il quale ne determina la morte.

105 EFFECTOR CELLS OF INNATE IMMUNITY

106 LE CELLULE NK POSSONO MEDIARE LA CITOTOSSICITA ANTICORPO DIPENDENTE (ADCC)

107 Chemokine repertoires of polarized mononuclear phagocytes (Mantovani and Locati, Trends Immunol 2004)