IMMUNOGLOBULINE CH2, CH3.

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1 ANTICORPI La funzione di un Anticorpo (Ab) è stimolata dal suo legame con l antigene (Ag): Gli Ab possono essere considerati come Adattatori flessibili tra l Ag ed un effettore. Le funzioni possono essere così riassunte : Ig di membrana come recettore per l Ag dei linfociti B Neutralizzazione dell Ag (tossine, virus, molecole di superficie di batteri) Attivazione complemento; Opsonizzazione Citotossicità anticorpodipendente Citotossicità mediata da IgE-mastociti

2 IMMUNOGLOBULINE Le Immunoglobuline (Ig), o molecole anticorpali, sono glicoproteine costituite da due tipi di catene legate da ponti disolfuro S-S, e da una quota di 4-18% di carboidrati.

3 L'unità di base delle Ig ha un PM di circa 150 KD. Consta di due catene leggere denominate L (light) e di due pesanti denominate H (heavy). La formula di struttura generale di un'ig è dunque H2L2. IMMUNOGLOBULINE

4 IMMUNOGLOBULINE Ciascuna catena è costituita da una parte costante (CH e CL) ed una variabile (VH e VL). Nelle regioni V, equivalenti al sito di legame per l'ag la sequenza varia nei diversi anticorpi. Le parti costanti sono dotate di altre funzioni.

5 IMMUNOGLOBULINE Le catene sono ripiegate in domini globulari, determinati da legami S-S intracatena: le catene leggere hanno una sola VL ed una CL. Le pesanti hanno invece VH, CH1, CH2, CH3.

6 IMMUNOGLOBULINE La struttura delle Immunoglobuline è stata chiarita dagli studi di Edelman & Porter (Premio Nobel Medicina, 1969), basati sulla digestione enzimatica delle molecole.

7 IMMUNOGLOBULINE Sottoponendo una Ig a digestione con papaina si ottengono due pezzi denominati Fab (Antibody Fragment) ed uno denominato Fc (Frammento cristallizzabile, cosi' denominato data la facilità con cui può essere ottenuto in forma cristallina)

8 IMMUNOGLOBULINE Impiegando la pepsina si ottiene un pezzo denominato (Fab)2 e piccoli frammenti chiamati Fd. La differenza tra le due digestioni enzimatiche è dovuta al fatto che i due enzimi agiscono su diversi punti della molecola

9 IMMUNOGLOBULINE Trattando la molecola con reattivi sulfidrilici, come mercaptoetanolo, si ottiene la risoluzione dei legami S-S le due catene H si separano tra loro e dalle catene L

10 IMMUNOGLOBULINE Ottenendo in questo modo le catene purificate, è stato possibile rilevare che: Esistono di due tipi di catene L denominate κ e λ, differenti come caratteristiche antigeniche e chimiche. Una molecola di Ig non monta mai due catene L diverse

11 IMMUNOGLOBULINE Ottenendo in questo modo le catene purificate, è stato possibile rilevare che: Le catene H sono suddivise, in base alle caratteristiche antigeniche, in 5 classi: gamma (γ), alfa (α), mu (µ), delta (δ), epsilon (ε). Una molecola di Ig non monta mai due catene H diverse

12 IMMUNOGLOBULINE La classe della catena pesante definisce quella delle Ig (classi isotipiche): IgG catene H tipo gamma (γ) IgA catene H tipo alfa (α) IgM catene H tipo mu (µ) IgD catene H tipo delta (δ) IgE catene H tipo epsilon (ε) La regione costante delle catene pesanti determina la funzione effettrice di una Ig.

13 IMMUNOGLOBULINE La popolazione di anticorpi è fortemente eterogenea (circa 10 9 diversi anticorpi nell'uomo) L'eterogeneità può essere distinta in tre livelli: Isotipica Allotipica Idiotipica

14 IMMUNOGLOBULINE La eterogeneità isotipica è quella che consente di suddividere le Ig in classi secondo la presenza delle diverse catene H ed L presenti: una molecola γ2 λ2 è denominata IgGλ

15 IMMUNOGLOBULINE Gli allotipi sono varianti di uno stesso isotipo presenti in individui diversi della stessa specie (polimorfismo genetico)

16 Gli idiotipi sono varianti di un allotipo, legate alla struttura delle regioni variabili Fab Un anticorpo che si lega con un antigene x differisce da uno che si lega all antigene y IMMUNOGLOBULINE

17 CLASSI ISOTIPICHE Nell'uomo le Ig possono essere suddivise in 5 classi isotipiche secondo la catena pesante presente nella molecola Le catene differiscono tra loro per alcuni caratteri strutturali come il numero e la posizione di legami disulfuro e la presenza/assenza di una regione cerniera

18 CLASSI ISOTIPICHE Le classi isotipiche possono esistere in diverse sottoclassi: IgG -> 4 sottoclassi IgA -> 2 sottoclassi IgM, IgD ed IgE non sono suddivise in sottoclassi

19 CLASSI ISOTIPICHE IgG Quantitativamente le più importanti Ig. Funzioni principali: neutralizzazione di tossine e di virus opsonizzazione di batteri Passano la placenta umana e costituiscono uno dei meccanismi di difesa principali nei primi giorni di vita Le sottoclassi hanno diversa capacità di attivare il Complemento IgG1 ++ ; IgG2 + ; IgG3 +++ ; IgG4 non lo attivano

20 CLASSI ISOTIPICHE IgA Esistono forme monomere e dimere (queste assemblate con catene J) Alcune delle molecole si trovano anche in forma di trimero o pentamero Due sottoclassi: IgA1 prevalgono nel siero IgA2 nelle secrezioni Le IgA secretorie si trovano esclusivamente nelle secrezioni esterne (lacrime, saliva, secrezioni intestinali, colostro)

21 IgA secretorie CLASSI ISOTIPICHE Sempre dimere con una catena J sintetizzata dalla plasma cellule Posseggono un "frammento secretorio" antigenicamente distinto sintetizzato dalle cellule epiteliali Il frammento secretorio stabilizza la molecola di IgA e la protegge dalla proteolisi ed è probabilmente coinvolto nel processo di secrezione del dimero

22 IgA secretorie CLASSI ISOTIPICHE Costituiscono una "vernice antisettica" sulle superfici mucose, sono un sistema di pronto intervento nei confronti dei microrganismi Impediscono l'assorbimento di alcuni antigeni contenuti nei cibi impedendo che essi fungano da allergeni Non attivano il complemento attraverso la via classica e fungono poco da opsonine Formano immunocomplessi con gli antigeni che vengono poi trasportati al fegato e catabolizzati

23 CLASSI ISOTIPICHE IgM Esistono sotto forma di: Pentameri le cui subunità sono assemblate dalla catena J Monomeri presenti soprattutto sulla membrana dei linfociti B Hanno una notevole affinità per il C1q ed hanno elevata capacità di attivare il complemento attraverso la via classica L'emivita delle IgM nel siero è di 56 giorni, circa 3 volte inferiore a quella delle IgG

24 CLASSI ISOTIPICHE IgD Hanno struttura simile a quella della unità fondamentale Difficilmente studiabili nell'individuo normale in quanto scarsamente concentrate nel siero, sono state studiate nei rari casi di gammopatia monoclonale IgD Anticorpi sierici appartengono raramente a questa classe: il ruolo delle IgD sembra essere limitato esclusivamente a quello di recettore per l'antigene sui linfociti B.

25 CLASSI ISOTIPICHE IgE Noti anche come anticorpi "reaginici", omocitotropi, capaci cioè di legarsi alle mastcellule mediando la loro degranulazione Struttura simile a quella fondamentale (4 CH domains) La funzione "fisiologica" delle IgE è ancora in parte ignota : hanno sicuramente un ruolo di difesa nei confronti degli elminti

26 ALLOTIPI Nelle regioni costanti delle catene H ed L esistono differenze individuali che possono essere immunogene in individui della stessa specie Es.: La catena κ può avere in posizione 153 valina o alanina ed in posizione191 leucina o valina Se iniettiamo catene κ con VA in un individuo che ha LEU, quest'ultimo produrrà Ab contro le Ig iniettate Gli allotipi si comportano come alloantigeni, come i gruppi sanguigni Gli allotipi si comportano come alleli e vengono trasmessi secondo lo schema mendeliano

27 IDIOTIPI In uno stesso individuo, le Ig con la stessa variante iso ed allotipica differiscono tra loro per l'idiotipo: marcatore antigenico della specificità di ciascuna Ig per un determinato Ag Ciò ha come conseguenza che un anticorpo A, con specificità per l'ag x, differisce antigenicamente da un anticorpo B con specificità per l'ag y. Gli idiotipi hanno la caratteristica della auto antigenicità: sono immunogeni per lo stesso individuo che li produce

28 REAZIONI IMMUNOPATOGENE Quando una reazione immune diviene causa di una manifestazione patologica viene defivita reazione immunopatogena I meccanismi cellulari e molecolari coinvolti sono i medesimi che governano le reazioni immunitarie; ne consegue che la differenza tra le due entità risiede nel "risultato" dell'evento reattivo Una reazione immunitaria viene riconosciuta come immunopatogena e, quindi, momento patogenetico di uno stato morboso, allorquando l'evento patologico che ne deriva è clinicamente manifesto

29 gli ISOTIPI sono le varie classi di immunoglobuline (cioè IgM, IgA, IgD, IgG e IgE) e vengono definiti in base alla porzione cristallizabile

30 Per ALLOTIPI si intende delle immunoglobuline dello stesso isotipo che però presentano differenze in certe sequenze proteiche che cambiano da persona a persona, dovute quindi alle differenze geniche

31 L'IDIOTIPO si riferisce alle differenze della regione variabile che generano il gran numero di diverse immunoglobuline che legano antigeni diversi

32 REAZIONI IMMUNOPATOGENE Le reazioni immunopatogene scatenate da antigeni esogeni come pollini, escrementi di acari, farmaci, microrganismi etc. possono essere classificate come reazioni di ipersensibilità Le reazioni immunopatogene scatenate da antigeni endogeni sono alla base delle malattie autoimmuni (Es.: Lupus eritematoso, artrite reumatoide; glomerulonefrite autoimmune, miastemia gravis)

33 REAZIONI IMMUNOPATOGENE Indipendentemente dalla natura dell'antigene le reazioni immunopatogene possono essere classificate sulla base dei meccanismi molecolari e cellulari che le governano. Classificazione di Gell e Coombs (1963) Tipo I. Anafilassi e/o atopia Tipo II. Reazioni citolitiche o citotossiche da anticorpi Tipo III. Sindromi da immunocomplessi Tipo IV. Reazioni di tipo ritardato mediate da linfociti T

34 REAZIONI IMMUNOPATOGENE Nel 1971 Roitt ha introdotto Tipo V. Ipersensibilità stimolatoria prima compresa nel Tipo II Nel 1974 e 1975 furono introdotte Tipo VI. Reazioni citotossiche cellule NK Tipo VII. Reazioni mediate da anticorpi con inibizione funzionale della cellula bersaglio (prima compresa nel Tipo II)

35 REAZIONE DI TIPO I Induce rilascio di sostanze vasoattive, citochine, sostanze ad azione spasmogenica sulla muscolatura liscia Lo sviluppo è veloce (minuti) ed è provocata dal legame dell'antigene (solubile) agli anticorpi di tipo IgE presenti sulle membrane dei mastociti e dei basofili in un individuo già sensibilizzato La risposta secondaria in questi soggetti indice sintesi di IgE e non IgG La sintomatologia può essere locale o sistemica Nei casi sistemici si parla si Shock anafilattico

36 REAZIONE DI TIPO I Le reazioni localizzate si presentano con: pomfi eritematosi (orticaria) infiammazioni delle vie aeree superiori o della congiuntiva (riniti allergiche, congiuntiviti) asma bronchiale, gastroenteriti allergiche (allergia ai cibi) Tutte queste manifestazioni hanno in comune: vasodilatazione ed aumento della permeabilità vasale (istamina) contrazione della muscolatura liscia aumento delle secrezioni ghiandolari

37 REAZIONE DI TIPO I Tutte queste manifestazioni sono precoci (5-30 min) e tendono a scomparire rapidamente Spesso si sovrappone una risposta tardiva che compare 3-6 ore dopo un'ulteriore esposizione all'allergene e che puo' durare giorni (caratterizzata da marcata infiltrazione dei tessuti interessati da parte di cellule infiammatorie)

38 REAZIONI DI TIPO II & VI E' mediata da anticorpi diretti contro antigeni presenti sulla superfice cellulare o contro componenti dei tessuti dell'organismo Lo stesso meccanismo può essere invocato per le reazioni di tipo V; VI e VII Il danno cellulare può essere prodotto da: reazioni mediate dal complemento tossicità cellulo-mediata non T (Tipo VI).

39 REAZIONI DI TIPO V & VII Nelle reazioni di Tipo V l'anticorpo lega un recettore "stimolandone la funzione" (tireotossicosi morbo di Graves-Basedow) Nelle reazioni di Tipo VII l'anticorpo "blocca" la funzione di specifiche proteine (es. resistenza all'insulina "anticorpi anti-insulina"; miastemia gravis "anti-recettori per acetilcolina")

40 ESEMPI DI REAZIONI DI TIPO II Le reazioni più comuni di Tipo II mediate dal complemento sono: reazioni da trasfusione eritroblastosi fetale anemia emolitica autoimmune agranulocitosi trombocitopenia reazione a farmaci

41 ESEMPI DI REAZIONI DI TIPO II Le reazioni più comuni di Tipo II mediate da citotossicità cellulo mediata sono: reazioni verso antigeni tumorali o di trapianto vasculiti malattia reumatica

42 REAZIONE DI TIPO III E' mediata da immunocomplessi (IC) circolati che attivando il complemento danneggiano I tessuti Si innesca in fase fluida dove si formano gli IC per localizzarsi poi nei distretti extravascolari dove gli IC si depositano (pareti dei vasi, glomeruli renali) La sola formazione di immunocomplessi circolanti non giustifica la reazione immunopatogena Favoriscono l'evoluzione verso il danno: abbondanza di antigene lungo tempo di esposizione IC molto voluminosi ridotta clearance degli IC per difetto di C2 e C4

43 REAZIONE DI TIPO III Le reazioni più comuni da antigeni esogeni sono: Glomerulonefriti post-streptococciche Artriti da Yersinia enterocolitica Poliartrite nodosa (HBV; Citomegalovirus) Glomerulonefriti negli eroinomani Anemia emolitica da Chinidina Quelle più comuni da antigeni endogeni sono: Lupus eritematoso sistemico (antigeni nucleari) Artrite reumatoide (immunoglobuline) Glomerulonefrite da antigeni tumorali

44 REAZIONE DI TIPO IV E' mediata da linfociti T sensibilizzati Sono incluse nel Tipo IV le reazioni di ipersensibilità ritardata (mediate da linfociti CD4) e le reazioni citotossiche (mediate da linfociti CD8) E' la risposta prevalente contro moltissimi microrganismi intracellulari tra cui il Micobatterio Tubercolare; molti virus; parassiti e protozoi Sono da ascriversi a reazioni di Tipi IV i granulomi tubercolari, il danno epatico in corso di epatiti virali A e B, il rigetto dei trapianti (a cui parteciano anche gli anticorpi con reazioni tipo VI)

45 MALATTIE AUTOIMMUNI CON INTERESSAMENTO MUSCOLARE Dermatomiosite Caratterizzata da un'eruzione cutanea tipica (Area decolorata della palpebra superiore accompagnata da edema periorbitario) cui segue l'esordio della malattia Spesso è presente un'eruzione eritemato-squamosa e la formazione di placche rosso-scuro ai gomiti, ginocchia, mani L'esordio muscolare è caratterizzato da astenia muscolare a carico dei muscoli prossimali. L'estenzione e la gravità della compromissione muscolare è variabile ma progressiva

46 MALATTIE AUTOIMMUNI CON INTERESSAMENTO MUSCOLARE Polimiosite Simile alla dermatomiosite ma con esordio in età adulta Mancano le caratteristiche lesioni cutanee. Miosite da corpi inclusi Esordisce dopo i 50 anni con compromissione dei muscoli distali quali gli estensori del ginocchio (quadricipiti); i flessori del polso e delle dita L'astenia è spesso asimmetrica