Immunità innata e acquisita: linfociti T e B in Biologia

Immunità innata e acquisita

IMMUNOLOGIA
La scienza che si occupa dell'IMMUNITA'
Immunità = resistenza alle malattie
Immunologia = studio dei meccanismi biologici alla base delle
caratteristiche cellulari, molecolari e funzionali del sistema
immunitario
Sistema immunitario = insieme delle cellule, dei tessuti e
delle molecole che mediano
la resistenza alle malattie
Possesso di un alto grado di resistenza innata o acquisita a una
determinata malattia

Il sistema immunitario

LIMITA
L'INVASIONE E
LA PRESENZA
DI:
• Microbi
•Cellule estranee
• Geni (acidi nucleici) estranei
•Cellule mutate

Tre sistemi di protezione

• INVOLUCRO: cute e mucose che impediscono all'invasore di
entrare nell'organismo
• IMMUNITA' INNATA: meccanismi che bloccano l'invasore
appena entra
• IMMUNITA' ADATTATIVA: messa a punto di una risposta
cellulare e anticorpale verso
alcuni costituenti dell'invasore
(es. vaccinazioni)

Anomalie del sistema immunitario

Anomalie del sistema immunitario sono comuni e
portano allo sviluppo di malattie definite
IMMUNODEFICIENZE
Meccanismi di regolazione che funzionano male e il
sistema immunitario attacca il corpo di cui fa parte
danno origine alle MALATTIE AUTOIMMUNI

Difese naturali contro le infezioni

Naso
Occhi
• peli
• lacrime
• mucine
Cute
Bronchi
• cheratina
• cilia
• mucine
Stomaco
• acido
Polmoni
Intestino
• macrofagi
Vie urinarie
• bile e
secrezioni
• effetto del
flusso
pancreatiche
dell'urina
Vagina
• lattobacilli e altri
microrganismi della
flora intestinale
Cellule del
Paneth
(defensine)
Tutte le superfici
mucose
• IgA
• tessuto linfoide
associato alla mucosa
Tutte le superici epiteliali
• cellule dendritiche
presentanti l'antigene
Figura 3.1 Difese naturali contro le infezioni.
S.R. Lakhani, S.A. Dilly, C.J. Finlayson, M. Gandhi, Le basi della patologia generale, 2020
9788808320520
cea casa editrice ambrosiana

Meccanismi di difesa

Meccanismi fisici: pelle, flusso urina, defecazione, peli, muco e movimento delle ciglia
Meccanismi chimici: pH acido della cute, della vagina e
dello stomaco
Meccanismi Biologici: es. lisozima, lacrime, cerume

Immunità innata

•Meccanismo di difesa pre-esistente
• Risposta rapida verso vari tipi di microbi simultaneamente
• Utilizza molecole e cellule
.Non ha memoria immunitaria ne capacità di adattamento

Molecole dell'immunità innata

Batteriocidine
Tufsina
Defensine
Lattoferrina
Interferon alfa, beta e gamma
Lisozima

Sistemi enzimatici plasmatici dell'immunità innata

• Coagulazione del sangue
• Sistema lactoperossidasi-tiocianato-H2O2
• Complemento

Fase di riconoscimento

Come fanno le cellule dell'immunità innata ad accorgersi che ci
sono microbi invasori?
Tramite recettori di membrana che riconoscono le
molecole tipiche dei microbi.
PRR = recettori di riconoscimento del profilo
Neutrofili
Macrofagi
Cellule dendritiche
4
Attivazione di PRR
Liberazione/produzione di
molecole antibatteriche
CK pro-infiammatorie
Presentazione
dell'antigene
Uccisione degli agenti
patogeni
• Reclutamento di leucociti
• Amplificazione dell'immunità innata
Attivazione della risposta
immunitaria specifica
FIGURA 5.2 Processi di attivazione dei PRR.
EdiSES
Parola
Patologia generale
EdiSES

PAMP e molecole microbiche

PAMP = profili molecolari associati al patogeno
Quali sono le molecole tipiche dei microbi ed assenti
nel corpo umano?
1. Carboidrati batterici (Mannosio)
2. Lipopolisaccaridi (LPS)
3. Peptidi batterici Peptidoglicani
4. Acidi nucleici (DNA, RNA virali o batterici)

Le cellule dell'immunità innata

I granulociti

0
Neutrofilo
Eosinofilo
Basofilo
Quaglino et al .- le difese immunitarie - PICCINI

Neutrofili

O
• 12-13 micron di diametro
• Sono i più numerosi ed importanti
• Sono i primi ad arrivare nel luogo
d'infezione
• Vita media molto breve
(6 ore nel sangue /3 giorni nei tessuti)
La regolazione della produzione dei
neutrofili è un problema importante
• Per mantenere un adeguato numero di neutrofili,
quelli persi devono essere continuamente
rimpiazzati (1011 neutrofili maturi al giorno)
• Vengono prodotti dai precursori ematopoietici
staminali nel midollo osseo
• Questa produzione è regolata da varie citochine e
fattori di crescita tra cui il N-CSF
N-CSF = fattore stimolante la formazione di colonie di neutrofili
0
Come fanno i neutrofili ad arrivare
nella zona invasa?
Sono guidati da vari recettori che percepiscono:
• segnali dati dalle cellule endoteliali attivate
• la presenza di microbi (recettori del mannosio)
• segnali dati dall'attivazione del complemento
• fattori chemiotattici (citochine e chemochine)
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Gli eosinofili

• Grandi come i neutrofili, nucleo
bilobato, granuli basici nel
citoplasma
• Sono il 2-4% dei leucociti del sangue
ma molto numerosi nei tessuti ( pelle,
mucosa intestinale, mucosa respira-
toria, mucosa genitale) dove sono 100
volte più numerosi che nel sangue
• Vita media 18 ore nel sangue, giorni
o settimane nei tesssuti
0
O
Come fanno gli eosinofili a bloccare
l'invasione dei microbi?
L'azione degli eosinofili è fondamentalmente
analoga a quella dei neutrofili ma:
• sono particolarmente coinvolti nella resistenza alle
infestazioni da elminti (vermi) e da altri parassiti e
nelle reazioni allergiche
• reagiscono con una massiccia degranulazione,
mentre hanno una limitata capacità fagocitica
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Basofili

• Diametro 9-10 micron
• Sono meno dell'1% dei leucociti
del sangue
• Come i mastociti hanno dei grandi
granuli citoplasmatici che contengono
sostanze che regolano l'infiammazione
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Le cellule Natural Killer (NK)

NK
• Sono grandi linfociti con granuli
nel citoplasma
• Nascono da precursori nel midollo osseo
• Sono il 10-15% dei linfociti del sangue
• Sonoi linfociti spontaneamente presenti
nei polmoni, nel fegato, nella decidua
uterina e nei villi intestinali
LE CELLULE NATURAL KILLER (NK)
NK
• Uccidono le cellule anomale (mutate
trasformate in senso neoplastico,
stressate, infettate da virus, immature,
ecc.)
• Questa azione killer immediata viene
esaltata da varie citochine
• Oltre ad uccidere, le cellule NK rilasciano
numerose citochine che favoriscono
l'attivazione della risposta infiammatoria
(immunità innata) e la risposta
dell'immunità adattativa
8

I monociti-macrofagi

L'azione dei macrofagi è
complessa, varia e molto
importante
Principali attività dei macrofagi:
• "spazzini"
• fagocitosi professionista (donde il nome)
• secrezione di citochine e altre sostanze
• uccisione di microbi e cellule estranee
• presentazione dell'antigene e differenziazione
in cellule dendritiche
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• I monociti sono nettamente più
grandi dei granulociti
(diametro 13-15 micron)
• Sono circa il 10% dei leucociti
del sangue
• Vivono mesi
• Migrando dal sangue nei tessuti
si trasfomano nei macrofagi
assumendo caratteristiche molto
diverse: macrofagi, osteoclasti,
cellule della microglia, cellule
di Kuppfer, cellule dendritiche

Funzioni dei macrofagi

"Spazzini" e grandi mangiatori (fagocitosi) di:
• batteri
• globuli rossi invecchiati
• residui cellulari
• cellule morte
Funzioni dei macrofagi
Grandi secretori di:
• citochine
• fattori del complemento
• enzimi
• proteine
T
TNF-a
IFN-a
NK
IL-12
Funzioni dei macrofagi
8
Grandi uccisori:
• fagocitosi
• metaboliti dell'acido arachidonico
• radicali reattivi dell'ossigeno
• citochine
Funzioni dei macrofagi
Presentazione
dell'antigene
Si trasformano in cellule
dendritiche
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Tempi di reazione dell'immunità innata

Subito: molecole pre-esistenti all'invasione
Minuti: attivazione dei sistemi a cascata e allarme
1-2 ore: risposta dei vasi sanguigni
4-6 ore: fuoriuscita dei neutrofili
Secrezione di molecole antibatteriche
Fuoriuscita dei macrofagi
Attivazione dei macrofagi
Produzione di citochine
8-10 ore: alcune citochine attivano gli endoteli e inducono la febbre
12 ore: le citochine inducono la reazione epatica con produzione
delle proteine di fase acuta

Eliminazione dei microbi

Come fanno le cellule dell'immunità innata a eliminare i microbi?
Blocco
Neutralizzazione
Fagocitosi
Uccisione
Cooperazione con altre cellule
Utilizzo degli anticorpi e del complemento

L'immunità adattativa

Le cellule dell'immunità
adattativa sono
i Linfociti T e B
Ciascun linfocita T e B riconosce
un unico antigene
L
I linfociti T e B che hanno
riconosciuto quell'antigene
proliferano e danno origine a
un clone di linfociti tutti uguali
che riconoscono e reagiscono
solo verso quell'antigene
(linfociti effettori/ memoria)

Linfociti B e T

I linfociti B sono responsabili dell'immunità umorale (mediata
da anticorpi).
I linfociti T sono alla base dell'immunità mediata da cellule.

Generazione di recettori individuali

D. Durante la maturazione ogni linfocita, usando e
ricombinando tra loro geni diversi, crea un recettore
individuale e differente da quello degli altri linfociti
E. Questa generazione di TCR e BCR diversi avviene un po'
a caso, senza che l'antigene che verrà riconosciuto
sia presente
F. Ogni linfocita T e ogni linfocita B ha circa centomila copie
dello stesso TCR o BCR, tutte che reagiscono con lo stesso
antigene
G. Moltissimi linfociti T e B hanno un TCR o un BCR che si legano
ad antigeni che non invaderanno mai quella persona
Antigene
HLA
Peptide
TCR
BCR
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La selezione clonale

ORGANI LINFATICI
DELLE DIVERSITÀ
PRIMARI: GENERAZIONE
PRECURSORE STAMINALE
MA
GENERAZIONE "CASUALE" DI UN
VASTO REPERTORIO DI RECETTORI
DI MEMBRANA TRA LORO DIVERSI
(LINFOCITI VERGINI)
ORGANI LINFATICI SECONDARI
SELEZIONE ED ESPANSIONE CLONALE
ARRIVO DELL'ANTIGENE E
SUA INTERAZIONE CON IL
RECETTORE PIU' AFFINE
YYYY
IL LINFOCITA PRESCELTO SI ATTIVA
E SI DIVIDE RIPETUTAMENTE
YYYYYYY
FORMAZIONE DI UN CLONE DI
LINFOCITI EFFETTORI/MEMORIA
PRONTI A REAGIRE
CON LO STESSO ANTIGENE
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Linfociti T e molecole HLA

Linfociti T
Linfociti T CD4+
Molecole HLA-II
Linfociti T CD8+
Molecole HLA-I
Il recettore con cui i linfociti T riconoscono
le molecole HLA legate ai peptidi (il TCR) è
costituito da due catene, alfa e beta.
a
B
Il TCR non è in grado di far arrivare i segnali al
nucleo e cambiare l'attività del linfocita.
Per questo scopo sono necessarie varie catene
ad esso associate (il CD3 e le catene zeta) che sono
uguali in tutti i linfociti.
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