Immunità La RI Naturale Immunità specifica

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1 IMMUNOLOGIA Disciplina che studia il sistema immunitario La conoscenza dellʼ immunologia ci permette di sviluppare vaccini, metodi per la prevenzione delle malattie, tecniche di trapianto, farmaci, tumori Immunità: Ci permette di difenderci nei confronti delle malattie. Deve riconoscere agenti patogeni ma lasciare in pace sostanze che potrebbero essere un vantaggio per lʼ ospite. Protezione nei confronti di: 1) microrganismi: batteri,funghi,virus, protozoi. Molti sono innocui ma molti possono essere in grado di scatenare un infezione ed essere perciò patogeni. 2) sostanze estranee di natura non infettiva 3) tumori. Deve riconoscere lʼutile dal dannoso Per riconoscere lʼ estraneo deve anche riconoscere il self e lasciarlo in pace, devono essere visti, riconosciuti e tollerati Sapendo cosa fa parte del self può riconoscere il non-self Deve vedere anche sostanze non self non dannose e tollerarle Deve quindi vedere ciò che fa male e distruggerlo e tollerare quello che non fa male abbiamo quindi una tolleranza ed una risposta Il sistema immunitario è composto da molteplici elementi: molecole solubili, cellule, organi e tessuti che lavorano in maniera coordinata e mediano la protezione occupandosi del riconoscimento e dell eliminazione degli agenti patogeni. Tutti questi elementi forniscono la risposta immunitaria. La TOLLERANZA IMMUNOLOGICA è quel meccanismo che permette al sistema immunitario di non reagire nei confronti di un antigene a cui è stato precedentemente esposto, ed è importante che si verifichi nei confronti di antigeni self (in caso contrario patologie autoimmuni) o di antigeni esogeni non patogeni (in caso contrario patologie allergiche). La risposta immunitaria può essere suddivisa in risposta naturale, innata o aspecifica ed una acquisita o specifica o adattiva. La RI Naturale: sempre attiva, si avvale di una quantità di cellule molto elevata che sono subito pronte alla risposta. Fornisce una risposta rapida e sempre pronta e non necessità di un precedente contatto con lʼ antigene. Da sola però non cʼè la fa a contrastare il tutto e la sua risposta può non essere sufficiente, può essere sopraffatta, non necessita di un contatto precedente con l antigene, non reattività al self innata, specificità per strutture condivise da microbi di uno stesso gruppo. Per completare la risposta ci vuole lʼ Immunità specifica, che ha però una risposta più lenta in quanto le serve tempo per prepararsi. La risposta però è efficacissima e intensa e velocissima. Lʼ immunità innata serve ad arginare lʼ infezione finche lʼimmunità specifica non è pronta. Nellʼ immunità innata manca la memoria immunologica che è presente nellʼ immunità specifica. Ciò permette ad un secondo contatto con lʼ agente patogeno allʼ immunità specifica di eliminare in fretta lʼ agente patogeno in quanto se lo ricorda. non reattività al self acquisita, specificità per antigeni microbici e non microbici, si attiva quando viene a contatto con un antigene. I due sistemi sono altamente interconnessi tra loro collaborando e attivandosi a vicenda grazie al processo di presentazione dell antigene ed alla produzione di citochine. 1

2 Le componenti dell immunità innata sono: BARRIERE EPITELIALI Vi sono delle barriere anatomiche epiteliali (mucose, epidermide) che non permettono la penetrazione del agente patogeno nellʼ organismo. Vi sono giunzioni intercellulari tra le cellule epiteliali che da sole impediscono lʼ ingresso di microorganismi. Le barriere possono essere divise in varie tipologie come barriere: o Meccaniche in quanto dotate di cellule epiteliali dotate di giunzioni strette, flusso longitudinale di aria o liquido sulla superficie dell epitelio, movimento del muco lungo le ciglia. o Chimiche: a) Acidi grassi b) Enzimi:LISOZIMA: dotato di attività battericida, è abbondantemente presente in numerose secrezioni animali e umane come le lacrime e la saliva. Si trova in concentrazioni elevate anche nell'albume d'uovo. Legandosi alla superficie batterica, ne riduce la carica elettrica negativa superficiale, favorendo la fagocitosi. In particolare, l'enzima agisce a livello del peptidoglicano, idrolizzando il legame fra acido N-acetilmuramico ed N- acetilglucosamina. LATTOFERRINA: presente nel latte, nelle lacrime e nella saliva, lega Fe3+, limitandone la disponibilità al metabolismo di alcune specie batteriche, che dipendono da esso per quanto riguarda reazioni enzimatiche, trasporto proteico e regolazione di fattori trascrizionali. c) Basso Ph d) Peptidi antimicrobici: DEFENSINE Si trovano a livello delle mucose, sono degli antibiotici naturali ad ampio spettro. Piccoli peptidi (29-34 a.a.) ricchi di cisteina. Presentano 3 ponti disolfuro intercatena.tre tipi: alfa, beta e phi per quanto riguarda i ponti S-S. Sono antibiotici ad ampio spettro capaci di inserirsi nella doppia membrana fosfolipidica dei microbi e alterando lʼ equilibrio osmotico di questo (batteri gram- ma anche nei gram+ dove agiscono sul peptidoglicano). Agiscono sui virus dotati di pericapside, gm- e gm+. Sono sintetizzate come precursori inattivi che subiranno una scissione di tipo proteolitico grazie a varie proteasi allʼ esterno dove diventano attive. Sono prodotte da cellule epiteliali delle mucose, anche dai leucociti, dalle cellule di paneth (in questo caso prendono il nome di criptidine). Sono sintetizzate come precursori inattivi contenenti una sequenza peptidica che inattiva la funzione proteolitica. L attivazione avviene al difuori delle cellule ad opera di una proteasi che taglia questa sequenza. o Microbiologiche: i batteri normalmente presenti competono con i patogeni per i nutrienti e per l attacco all epitelio e sono in grado di produrre sostanze antibatteriche.anche la normale flora batterica (intestinale) ha una funzione di difesa in quanto compete per lo stesso territorio. Se queste barriere vengono superate entrano in gioco le cellule dellʼ immunità naturale e specifica CELLULE A livello degli epiteli sono presenti i linfociti intraepiteliali: linfociti T γ e δ, linfociti B1: fanno da ponte tra le due immunità essendo caratterizzati da un attività simile alle cellule dell immunità naturale. In particolare i linfociti B1 producono anticorpi a bassa affinità che vengono definiti anticorpi naturali di cui fanno parte quelli diretti contro i gruppi sanguigni. Gran parte delle cellule dell immunità naturale circolano nel sangue e derivano da un progenitore di origine mieloide (tranne le cellule NK che derivano da un progenitore linfoide, infatti assomigliano ai linfociti). Lʼ immunità innata è formata da una serie di cellule che sono: i neutrofili, monociti-macrofagi, eosinofili, basofili, cellule NK, mastociti, cellule dendritiche. Si avvale anche di molecole quali le citochine, le chimochine e fattori di complemento. Lʼimmunità acquisita si basa sui linfociti b e t e su citochine, chimochine e anticorpi. 2

3 Dal progenitore mieloide originano cellule dellʼ immunità naturale Dal progenitore linfoide origineranno i linfociti e le cellule NK. Formula leucocitaria 60-70% granulociti neutrofili: ci difendono nei confronti dei batteri, fagocitano 5-10% monociti: fagociti 2-3% eosinofili contro i parassiti 0,1% basofili funzioni simile a quelle delle mastcellule 20-25% linfociti di numerosi tipi 5% Large granular linfocite: tante cellule con tante funzioni, cellule NK Tutte le cellule effettrici dellʼ immunità derivano da dei progenitori a livello del midollo osseo che daranno origine a progenitori: mieloidi che daranno vita a eritrociti, megacariociti, granulociti e monociti e linfoidi. Granulociti Dei granulociti fanno parte i neutrofili, i basofili e gli eosinofili. Effettori cellulari dellʼ immunità innata, Presentano granuli, Hanno un nucleo multilobato. Hanno vita breve infatti circolano nel sangue poche ore e vivono pochi giorni nei tessuti Fuoriescono dai vasi e vanno nel distretto infiammatorio dove svolgeranno la loro funzione Neutrofili Sono i leucociti più abbondanti Rappresentano 60-70% dei leucociti circolanti Ci difendono nei confronti dei batteri e infezioni di tipo fungino Per niente importanti nelle infezioni virali Hanno una colorazione neutra Sono dei fagociti I loro granuli contengo numerosi enzimi che digeriscono il materiale fagocitato e producono sostanze tossiche(reattivi tossici) all O2 e N2 che uccidono i batteri e funghi inoltre producono anche enzimi proteolitici. Queste sostanze possono essere pericolose in caso di patologie. I granuli possono essere: 1) Primari o azzurrofili: più grandi, contengo: lisozima, mieloperossidasi, idrolasi che contribuiscono all azione digestiva del materiale fagocitato.. Si colorano di azzurro con determinati coloranti biologici. 2) Secondari o specifici: più piccoli, contengono: lisozima e lattoferrina 3) Terziari: contengono gelatinasi che avranno funzione di distruggere anche la matrice extracellulare dove sono presenti i microbi. La quantità di lobi del nucleo dipende dalla vecchiaia del neutrofilo:il numero di lobi aumenterà con la vecchiaia. Inoltre resentano sulla membrana gli antigeni CD32 e CD16: si tratta di recettori per la porzione Fc delle Ig. Eosinofili Pochi a livello circolante: 2-4%.Nucleo bilobato. Diametro micron. Uccidono i parassiti Contengono proteine cationiche, quindi si colorano con coloranti acidi (eosina) Non hanno la capacità di fagocitarli anche perché i parassiti molte volte sono pluricellulari 3

4 Esocitano i loro granuli e cercano di distruggere il parassita in questo modo. I granuli contengono istaminasi (enzima che idrolizza l istamina) e proteine cationiche. Aumentano di numero e sono coinvolti nelle reazioni allergiche. Sono importanti nella risposta immunitaria contro i parassiti. Nella loro membrana hanno recettori (CD32, FcεRI) per le IgE, che sono coinvolte nelle reazioni allergiche. Basofili Rappresentano solo lo 0,2% dei globuli bianchi, hanno un diametro di circa 10 micron con nucleo reniforme o bilobato. I loro granuli sono basofili (si colorano con il blu di metilene). Contengono numerosi granuli che contengono eparina, istamina, perossidasi, fosfatasi acida e numerosi altri fattori importanti per lʼ infiammazione come proteasi neutre, citochine e TNF-α. I basofili possideono sulla loro superficie i recettori specifici per la porzione Fc delle IgE (FcεRI), caratteristica essenziale per la loro attività. Hanno un contenuto simile alle mastcellule ma sono circolanti. Sono coinvolti nella difesa contro i parassiti ma hanno anche funzioni simili alle mastcellule:controllo del lume di vasi, contrazione della muscolatura liscia infatti possono liberare anche loro sostanze come i leucotrieni. Mastcellule Grosse cellule di circa micron di diametro. Si trovano nei tessuti come la cute, nel connettivo e nellʼ epiteliale mucoso dei tratti respiratorio, genitourinario e digestivo. Si localizzano vicino ai vasi sanguigni per svolgere la loro funzione di controllo del calibro e della permeabilità dei vasi. Questa funzione è importante perché in caso di un infezione molte sostanze presenti nel sangue, come gli anticorpi e tante altre componenti devono uscire dal plasma e raggiungere il distretto infiammatorio. I loro granuli contengono sostanze importanti per lʼ infiammazione come lʼ istamina Hanno un ruolo essenziale nella prima fase della difesa. Si differenziano solo quando raggiungono i tessuti. Per molto tempo si è creduto che i mastociti fossero lo stesso tipo cellulare dei granulociti basofili, presenti nel connettivo anzichè nel sangue. Si è poi scoperto che i mastociti esibiscono recettori specifici e rispondono a un fattore differenziativo diverso da quello dei basofili. I progenitori dei mastociti originano nel midollo osseo e migrano nei tessuti perifierici come cellule immature, subendo la differenziazione in situ. I mastociti maturi hanno una limitata capacità proliferativa che però aumenta in caso di infezioni. Sono caratterizzati da un citoplasma ricco di granuli basofili, contenenti mediatori primari dell infiammazione: Istamina: potente vasodilatatore Eparina: GAG solforato che conferisce basofilia al citoplasma: anticoagulante ECF: fattore chemiotattico degli eosinofili NCF: fattore chemiotattico dei neutrofili In particolare i mastociti sono coinvolti nelle reazioni di ipersensibilità di I tipo (anafilattico), causate ad esempio da veleno di insetti, pollini e farmaci Monociti-macrofagi Effettori dellʼ immunità innata. Ma appartengono a entrambe le immunità. I monociti sono delle cellule che costituiscono il 1-6% dei leucociti circolanti Nucleo a forma di rene o fagiolo. diametro di circa μm. Contengono deboli granuli azzurrofili e contengono numerosi lisosomi. I monociti sono i precursori circolanti che potranno differenziarsi in macrofagi o cellule dendritiche. I monociti sono in grado di migrare nei tessuti. Quando ciò avviene si trasforma in macrofago tissutale. Assume una forma più grande, con numerosi granuli. I macrofagi si trovano in numerosi distretti Ci sono macrofagi residenti, sempre presenti nei tessuti dove svolgono funzioni sia omeostatiche che di difesa ( cellule di Kupfer nel fegato, nel mesangio renale, negli alveoli, a livello delle sierose, 4

5 a livello del SN dove costituiscono la microglia, a livello splenico, nei linfonodi, sinoviociti). I monociti possono uscire dai vasi e diventare macrofagi in caso di infiammazione. La loro principale funzione e di fagocitare e distruggere particelle estranee( cellule morte, detriti cellulari e microrganismi). I macrofagi tissutali rappresentano la prima linea di difesa (attività fagocitica), inoltre svolgono un ruolo omesostatico a livello tissutale, producendo sostanze utili al tessuto stesso.i monociti possono differenziarsi anche in cellule dendritiche Cellule dendritiche Le cellule dendritiche sono fondamentali nella nostra difesa. Sono le principali APC. Svolgono un ruolo di collegamento tra lʼ immunità innata e quella specifica.prendono gli antigeni, gli processano e gli mettono sul MHC 2. Hanno una morfologia stellata simile ai neuroni. Si trovano in tutti i territori nei quali lʼ antigene può entrare: mucose, epiteli, ecc. Presentano numerose protrusioni che aumentano le possibilità di contatto con lʼ antigene. Hanno capacità fagocitativa rispetto agli antigeni. Hanno la capacità di muoversi Captano gli antigeni e una volta captati si muovono a livello dei linfonodi o organi linfoidi dove incontreranno le cellule dellʼ immunità specifica e presenteranno a queste lʼ antigene La funzione principale è la presentazione dellʼ antigene.possono avere un ruolo di attivazione ma anche di richiamo in siti specifici dei linfociti T. Attivano infatti i linfociti T naive (sono le uniche cellule in grado di farlo). Sono importanti anche per i T citotossici. Le cellule dendritiche derivano da precursori midollari e la maggior parte di esse è correlata alla stipite dei fagociti mononucleati. Il prototipo delle cellule dendritiche è rappresentanto dalle cellule di langherhans dell epidermide che grazie alle loro propaggini occupano il 25% della superficie cutanea, pur costituendo meno dell 1% dell intera popolazione cellulare. Si trovano anche nei vasi afferenti al linfonodo dove prendo il nome di cellule vellate Si possono trovare anche nel sangue periferico. Hanno capacità migratorie. I monociti possono essere differenziati in vitro in cellule dendritiche o macrofagi. Ci sono cellule dendritiche che vengono chiamate plasmacitoidi in quanto assomigliano a plasmacellule. Sono in grado di produrre citochine. Quindi esistono molte sottopopolazioni. Cellule NK Molto simili ai linfociti granulari, nella fattispecie sono una sottopopolazione di cellule correlate ai linfociti (LGL), derivanti da precursori midollari e dotate di evidenti insclusioni citoplasmatiche. Sono il 50% dei grandi linfociti a riposo. Costituiscono il 5-10% delle cellule mononucleate del sangue e della milza, mentre sono rare in altri organi linfoidi. La loro attività è regolata dall integrazione di segnali proveninti da recettori attivatori e inibitori. Hanno una funzione essenziale nel difenderci dalle cellule infettate da virus e nelle cellule tumorali. Non sono capaci di fagocitare ma possono rilasciare il contenuto dei loro granuli e possono uccidere la cellula bersaglio. I microorganismi che si localizzano allʼ interno delle nostre cellule vengono uccisi da queste. Importanti per lʼ uccisione di cellule tumorali e infettate da virus. Si suddividono in due gruppi, che si distinguono in base ai marcatori di superficie e svolgono ruoli diversi: NK produttrici di citochine. Sono una fonte importante di IFN-γ, una citochina che attiva l attività microbicida dei macrofagi NK killers. Sono in grado di riconoscere ed uccidere cellule infettate e/o danneggiate. L attivazione delle cellule NK sulle cellule bersaglio è determinata da tre fenomeni: 1. L interazione dei recettori presenti sulle NK da parte dell MHC di classe I inibisce la loro attività. Sulla base dell ipotesi del missing self, l assenza o l espressione incompleta delle molecole MHC di classe I sulla superficie delle cellule (cellule non self o cellule self alterate), determina la loro eliminazione da parte delle cellule NK, che perdono la loro inibizione. 2. Induced self: le cellule infettate, stressate o maligne esprimono ULBP1, 2, 3, MICA, B e ULBP4, che sono espresse scarsamente dai tessuti sani e sono riconosciute dai recettori 5

6 NKG2D e DAP10 delle cellule NK, inducendone una superattivazione. Inoltre queste molecole prevengono l assemblamento delle molecole MHC di classe I. 3. Non self microbico PAMPs e proteine microbiche sono riconosciute dai recettori Toll-like delle cellule NK, inducendone l attivazione. FAGOCITI Macrofagi e neutrofili sono in grado di fagocitare. Con il processo di fagocitosi, i neutrofili ed i macrofagi ingeriscono i microrganismi riconosciuti e li racchiudono all interno di vescicole. Questo permette di segregare i meccanismi citolitici, potenzialmente tossici per il fagocita stesso, in aree isolate della cellula. La fagocitosi è un processo che avviene in più fasi: 1) Riconoscimento e legame del microbo da parte del fagocita, grazie a: a. PRR b. Recettori per le opsonine (proteine dell ospite che rivestono i microbi per renderli fagocitabili: anticorpi, proteine del complemento, lectine opsonizzazione) 2) Invaginazione della membrana del fagocita e formazione del fagosoma 3) Fusione del fagosoma con il lisosomafagolisosoma 4) Attivazione del fagocita 5) Uccisione del microrganismo fagocitato nei fagolisosomi attraverso la produzione di molecole microbicide: a. ENZIMI: I. LISOZIMA: dissolve la parete cellulare di Gram + II. ELASTASI: serin-proteasi a largo spettro d azione III. CATEPSINA G IV. GELATINASI V. IDROLASI: digerisce i batteri b. SPECIE REATTIVE DELL OSSIGENO (ROI): I. O2- anione superossido II. OH radicale ossidrile III. OH- ione idrossido IV. O2 ossigeno singoletto V. H2O2 perossido d idrogeno Contengono nei loro granuli varie sostanze atte ad uccidere i parassiti e a distruggere tessuti connettivi. I fagociti possono dare origine a derivati tossici dellʼ O2 e N2 che agiscono sulla parete dei batteri distruggendoli. La produzione delle specie reattive dell ossigeno è stimolata da IFNγ e TLR, che attivano la NADPH ossidasi che catalizza la reazione NADPH+2O₂+H+ NADP++2O₂ +2H+ Interviene quindi la Superossido dismutasi: 2O₂ +2H+ H₂O₂+O₂ L anione superossido genera altri potenti ossidanti: H₂O₂+O₂ OH +OH +O₂ Quando il lisosoma si fonde con il fagosoma, la MIELOPEROSSIDASI agisce sull H2O2 insieme a uno ione alogenuro (ioduro, bromuro) e produce agenti ossidanti più durevoli ed estremamente tossici: HClO2acido cloroso 6

7 HIO2acido iodoso HBrO2acido bromoso c. SPECIE REATTIVE DELL AZOTO (RNI): I. NO2 biossido di azoto II. NO Ossido nitrico III. HNO2 acido nitroso IV. NH2Cl monocloroamina L-arginina + O2+ NADPH NO + L-citrullina + NADP+ Sintetasi inducibile dell ossido nitrico (inos) (converte l arginina in ossido nitrico dotato di attività microbicida) Tutti questi meccanismi prendono il nome di burst respiratorio La MALATTIA GRANULOMATOSA CRONICA (CGD) è una malattia genetica molto rara causata da un difetto della NADPH ossidasi, dovuto solitamente ad un deficit di gp91phox (citocromo b558). Nei 2/3 dei casi il meccanismo di trasmissione è legato al cromosoma X, le altre forme sono autosomiche recessive. La sintomatologia è rappresentata da ricorrenti infezioni da parte di batteri intracellulari e miceti già dalla prima infanzia. Sinusite, polmonite e ascessi vari sono le infezioni più comuni. Altri sintomi sono l artrite settica e l osteomielite. Meccanismi d azione dell immunità innata: riconoscimento degli antigeni. I componenti dell immunità innata riconoscono strutture peculiari appartenenti ai microrganismi patogeni che non sono espresse dalle cellule di mammifero: ACIDI NUCLEICI, es. RNA doppia elica dei Reovirus, DNA con sequenze CpG non metilate dei batteri PROTEINE CON MODIFICHE POST-TRASCRIZIONALI, es.peptidi N-formil-metioninici CARBOIDRATI O LIPIDI PARTICOLARI, es.acidi teicoici o LPS Si tratta di prodotti spesso essenziali alla sopravvivenza dei microrganismi, che prendono il nome di PATOGEN ASSOCIATED MOLECULAR PATTERNS (PAMPs) ed i recettori che legano queste strutture sono definiti PATTERN RECOGNITION RECEPTORS (PRR). Classi diverse di microbi esprimono PAMP differenti. Le cellule dellʼ immunità naturale non hanno recettori specifici per un singolo antigene. Sulla loro superficie hanno dei recettori che vengono chiamati pattern recognition receptors (PRR) che riconoscono spettri molecolari associati ad un patogeno (PAMP). I meccanismi dell immunità innata si sono evoluti per riconoscere le molecole non self e non quelle self. I PRR sono geneticamente determinati e per questo sono in grado di riconoscere un numero limitato di PAMPs (10³), rispetto ai recettori dell immunità specifica che, andando soggetti a ricombinazione somatica, sono in grado di riconoscere 10⁷ antigeni diversi. L immunità innata è inoltre in grado di riconoscere cellule infettate e cellule ad esse adiacenti, che esprimono molecole normalmente non presenti, come le proteine heat shock e fosfolipidi di membrana alterati. I patogeni hanno delle strutture proprie non presenti sulle cellule self. Queste cellule hanno la possibilità di riconoscere queste differenze. Se un prr riconosce un dato pamp, ad esempio uno zucchero lo riconosceranno su tutti i patogeni che presentano quel pamp. Differenti microbi possono avere lo stesso pamp. I recettori possono riconoscere tutta una serie di pampʼs presenti solo nei microbi. I PRR comprendono: 1) RECETTORI CELLULARI: - Di membrana - Citoplasmatici 2) RECETTORI SOLUBILI 7

8 RECETTORI CELLULARI DI MEMBRANA: A) I TOLL LIKE RECEPTORS omologhi ad una proteina della Drosophila chiamata Toll, sono una famiglia di proteine di membrana (11 tipi identificati nei mammiferi) coinvolte nel riconoscimento di vari PAMP ed espressi in molti tipi cellulari, sia a livello della membrana plasmatica che delle membrane endosomiali. Sono costituiti da una regione esterna che contiene numerose sequenze ripetute ricche di leucina (LRR), un dominio transmembrana ed un dominio interno detto TIR. Il sito di legame del ligando si trova tra gli LRR. Il dominio TIR interagisce con i domini TIR di altri membri della via di trasduzione del segnale dei TLR; tre sequenze amminoacidi che altamente conservate dette box 1, 2 e 3 sono essenziali per questa interazione e caratteristiche dei domini TIR. Alcuni antigeni che si legano ai TLR sono rappresentati da LPS dei batteri Gram negativi, peptidoglicani dei Gram positivi, lipoproteine batteriche ed acidi teicoici. Sono in grado di riconoscere anche componenti di dna o rna virale e batterico.esempio: il TLR-4 riconosce il LPS (lipopolisaccaride) presente nella parete dei gram-. Le LPS vengono legate a livello del circolo dalle lps binding protein che lo fa vedere ad un recettore, il cd14 che è una proteina costitutiva dei macrofagi ma può essere anche solubile. A questo punto il tlr4 si legherà con cd14. Il legame di questi due attiverà la cellula che inizierà a svolgere numerose funzioni.la trasduzione del segnale comprende: 1. Dimerizzazione dei TLR indotta dal riconoscimento dei rispettivi ligandi sulla superficie cellulare, nell ER o negli endosomi 2. Reclutamento di proteine adattatrici che contengono il dominio TIR 3. Reclutamento e attivazione di diverse protein chinasi 4. Attivazione di diversi fattori trascrizionali 5. Espressione di geni che codificano per molecole delle risposte innate. B) LECTINE DI TIPO C ampia famiglia di molecole che legano i carboidrati ricchi di mannosio, fucosio e galattosio, peptidi e lipidi microbici in modo calciodipendente. Sono espresse sulla membrana plasmatica di macrofagi, cellule dendritiche ed altri leucociti. Esempi: 1. Recettore per il mannosio, che partecipa alla fagocitosi dei microbi 2. Dectin 1, riconosce i glucani presenti sulle pareti cellulari dei funghi. C) RECETTORI SCAVENGER (CD36, CD68, SRB1)comprendono sei distinte forme molecolari e riconoscono: 1. polimeri anionici e lipoproteine a bassa densità (LDL) acetilate che non possono più interagire con i convenzionali recettori per le LDL. 2. globuli rossi vecchi 3. microbi, mediando il loro ingresso all interno dei fagociti. D) RECETTORI di N-formil Met-Leu-Phe Recettori costituiti da sette eliche transmembrana, accoppiati a proteina G (FPR e FPRL1). Riconoscono microbi e alcuni mediatori prodotti in risposta alle infezioni, sono espressi dai leucociti e ne stimolano la migrazione verso i siti di infezione. Riconosce modifiche post traduzionali di peptidi, tipiche di batteri. RECETTORI CELLULARI CITOPLASMATICI: A) NLR (NACHT-LeucineRichRepeat) sono una famiglia di proteine citoplasmatiche, che riconoscono sequenze ricche in leucina, contraddistinte dalla presenza di strutture e domini conservati che funzionano come sensori cellulari di infezione batterica. Due domini, uno di riconoscimento del ligando e l altro funzionale. Un sottogruppo di NLR prende il nome di NOD e riconosce derivati del peptidoglicano batterico. NOD1 partecipa in particolare alla difesa da Helicobacter e mutazioni nel gene che codifica per NOD2 sono presenti in una sottopopolazione di pazienti affetti da Morbo di Crohn. 8

9 RECETTORI SOLUBILI A) PENTRASSINE: proteine c reattive che è una proteina della fase acuta cioè prodotta a livello epatico in caso di stress e/o infiammazione. B) COLLECTINE (MBL, CL-43, SP-A SP-D) Presenti nel plasma e sulle superfici mucose, sono una famiglia di lectine calcio dipendenti, costituite da monomeri formati da: - un dominio di riconoscimento dei carboidrati - un dominio ad α-elica - un dominio collageno-simile - un dominio N-terminale che si associano variamente fra loro. Possono essere anche solubili (collettine solubili), alcune di queste si trovano a livello polmonare e sono le sulfactant proteins. Di questa famiglia fa parte anche MBL importante per completare la cascata del complemento. Le collettine sono molecole di tipo umorale che legheranno zuccheri. Le collettine solubili hanno diverse funzioni: neutralizzazione (rivestono il microbo), agglutinazione, attivare il complemento, opsonizzazione. C) FICOLINE presentano uno stelo simile al collagene e sono dotate di un unità di riconoscimento dei carboidrati simile al fibrinogeno. Vanno a costituire il complesso MBL- MASP della via lectinica di attivazione del complemento. Reclutamento dei leucociti nei siti di infezione Il reclutamento di monociti e neutrofili dal sangue verso i siti di infezione è mediato dall interazione con molecole di adesione presenti sulle cellule endoteliali e da sostanze chemiotattiche prodotte in risposta all infezione. Tale processo avviene in più fasi: 1) ROTOLAMENTO (ROLLING) DEI LEUCOCITI SULL ENDOTELIO, MEDIATO DALLA LSELECTINA In risposta ai microbi ed alle citochine prodotte dalle cellule che ne vengono in contatto (soprattutto TNF e IL- 1), le cellule endoteliali che rivestono le venule postcapillari nei siti di infezione aumentano l espressione sulla loro superficie di proteine chiamate selectine, in particolare la P- selectina, accumulata in granuli citoplasmatici e quindi distribuita velocemente sulla superficie cellulare, e la E-selectina, sintetizzata ex novo in risposta alle citochine ed espressa sulla superficie cellulare entro 1-2 ore dall attivazione. La L-selectina è invece espressa sui linfociti e su altri leucociti, insieme ai carboidrati che legano la P e la E-selectina, favorendone il legame con le cellule endoteliali. Le interazioni selectine-ligandi sono a bassa affinità: come risultato, i leucociti si distaccano e si legano ripetutamente, iniziando a rotolare lungo la superficie dell endotelio. La fase di rolling è mediata da molecole che si chiamano selectine (P ed E) che si legano. Lʼ endotelio esprime prima la P e dopo ore la E. Lʼ endotelio presenta granuli di Weibel-Palade che contengono le P selectine. I leucociti riconosceranno le selectine attraverso delle mucine ovvero proteine intensamente glicosilate che presentano il residuo Sialyl-Lewis. (psgl1, glycam,...) La L selectina si trova sui linfociti I leucociti prendono contatto con lʼ endotelio e cominciano a rotolare, le interazioni sono molto deboli questa è la fase di rolling. 2) AUMENTO DELL AFFINITÀ DELLE INTEGRINE MEDIATO DALLE CHEMOCHINE Le chemochine prodotte nel sito di infezione sono trasportate alla superficie luminale del endotelio delle venule post-capillari, dove si legano ai glicosamminoglicani, raggiungendo elevate concentrazioni. A questo punto esse legano specifici recettori espressi sui leucociti che stanno rotolando sull endotelio. Tale legame induce un aumento dell affinità di una famiglia di molecole di adesione presenti sulla superficie dei leucociti normalmente in uno stato di bassa affinità: le integrine.si tratta di proteine di membrana eterodimeriche, composte da due catene polipeptidiche legate non covalentemente (α e β): i domini extracellulari legano glicoproteine della matrice 9

10 extracellulare, frammenti attivati del complemento e proteine presenti sulla membrana di altre cellule. I domini citoplasmatici invece interagiscono con componenti del citoscheletro. Icam viene riconosciuto dai leucociti attraverso le integrine. Le integrine sono formate da due subunità, una alfa ed una beta. La beta può interagire con numerose subunità alfa, quindi ci sono diverse integrine che hanno la stessa beta ma diverse alfa. Queste permettono si legarsi allʼ endotelio oppure a componenti della matrice extracellulare. Le integrine che interagiscono con Icam sono le β₂ e potranno avere la αl o la αm. Le integrine possono avere anche altri nome come Mac1 o Cl3 o Lfa1). 3) ADESIONE STABILE DEI LEUCOCITI ALL ENDOTELIO MEDIATA DALLE INTEGRINE Parallelamente all aumento dell affinità delle integrine, le citochine inducono l aumento dell espressione dei loro ligandi sulla superficie dell endotelio, in particolare della molecola di adesione vascolare-1 (VCAM-1, ligando per l integrina VLA-4 presente soprattutto sui monociti) e della molecola di adesione intercellulare-1 (ICAM-1, ligando per le integrine LFA-1 e CR-3, espresso da varie cellule ematopoietiche e non, inclusi linfociti B e T, cellule dendritiche, macrofagi, fibroblasti, cheratinociti e cellule endoteliali). Icam: nella fase di adesione stabile lʼ endotelio esprime molecole come lʼicam1. Icam1 è una molecola che ha una struttura molto particolare presenta numerosi domini di tipo immunoglobulinico, questi domini sono delle strutture ad ansa che vengono ripetute. Lʼ unità strutturale di questo dominio ha circa 110 a.a. Vi sono due cisteine che formano un ponte disolfuro che darà la forma ad ansa. Altri due ligandi di LFA-1 sono ICAM-2, espresso dalle cellule endoteliali e ICAM-3, espresso sui linfociti. ICAM-1, 2 e 3 sono membri della superfamiglia delle immunoglobuline. Il risultato finale di queste interazioni è l adesione ferma e l appiattimento dei leucocitiall endotelio e la riorganizzazione del loro citoscheletro. Il leucocita si spalmerà sulla superficie dellʼ endotelio. Raggiungerà le giunzioni tra due cellule endoteliali adiacenti e cercherà di infilarsi tra le due cellule endoteliali e migrare nel connettivo, questa fase è definita fase di diapetesi. Le molecole di adesione sono presenti sulle superfici sia dei leucociti che dellʼ endotelio. Le molecole di adesione sugli endoteli sono espresse solo in seguito ad attivazione 4) TRASMIGRAZIONE DEI LEUCOCITI ATTRAVERSO L ENDOTELIO Viene mediata da varie molecole. Le molecole di adesione sugli endoteli sono espresse solo in seguito ad attivazione. Affinchè lʼ endotelio cominci ad esprimere molecole di adesione deve essere attivato. Lʼ attivazione è data dalle citochine che possono essere prodotte nella sede di infiammazione. Le chemochine (sottoclasse di citochine) agiscono sui leucociti aderenti, stimolandoli a migrare attraverso gli spazi interendoteliali della parete vascolare verso un gradiente chimico di concentrazione, cioè verso la sede di infezione, grazie ad una serie di enzimi come Pecam. La trasmigrazione attraverso lʼ endotelio è mediata da altre molecole. Vi sarà un interazione tra Pecam a livello delle giunzioni interendoteliali e il Pecam espresso dal leucocita. Vi sarà quindi un interazione omotipica che permetterà la diapedesi. Pecam è una molecola di tipo immunoglobulinico.l accumulo dei leucociti nei tessuti rappresenta uno dei principali aspetti della risposta infiammatoria. 10