Appunti di introduzione all'immunologia: immunità, fagocitosi e infiammazione

INTRODUZIONE

DEFINIZIONI

• Immunità innata: dinea difensiva primaria aspecifica, non dotata di memoria. È legata alla via alternativa del complemento. Le cellule che vi appartengono sono:
  • Macrofagi;
  • Monociti;
  • Cellule di Kuppfer;
  • Cellule di Langherhans;
  • Neutrofili;
  • Granulociti basofili/eosinofili;
  • Barriere.
  Immunità acquisita: è selettiva ed è legata alla via classica del complemento. L'immunità innata e quella acquisita interagiscono tra loro attraverso molecole solubili o interazioni di membrana;
• Antigene: sostanza estranea all'organismo per formazione di anticorpi;
• Anticorpo: glicoproteine antagoniste per antigeni. Gli anticorpi sono specifici per ogni antigene;
• Vaccino: antigeni che inducono la produzione di anticorpi (non immediato);
• Siero: anticorpi pronti all'uso (non lunga durata);
• Epitopo: sequenza amminoacidica di una proteina che fa attivare i linfociti T specifici. Possono essere: di un antigene
  • Segmentali;
  • Assemblati.
• Adiuvante: aiutano il sistema immunitario a produrre maggior quantità di anticorpi in risposta al vaccino (componente fondamentale);
• Immunità primaria: la prima volta che viene a contatto con l'antigene, si attivano linfociti T e B specifici e alcune rimangono come cellule di memoria (l'immunità secondaria è molto più veloce).
• Affinità: forza di interazione tra un sito di legame e il suo specifico antigene; Avidità: forza complessiva dell'interazione di anticorpi multivalenti con i loro epitopi.

FAGOCITOSI

La fagocitosi è un inglobamento, da parte della cellula, di particelle di dimensioni superiori a 0,5 micron in vacuoli intracellulari, attraverso un meccanismo clatrina-indipendente e actina-dipendente. Essa, a differenza della pinocitosi, porta all'inglobamento di grosse particelle.

La fagocitosi porta a:

• Uccisione e degradazione di microrganismi; Eliminazione di corpi estranei;
• Eliminazione di cellule senescenti.

La fagocitosi può essere divisa in fasi:

• Chemiotassi: le cellule dell'immunità sono richiamate nella zona del patogeno grazie alla presenza di chemochine. Il richiamo di una grande quantità di globuli bianchi comporta la generazione di infiammazione, una dilatazione dovuta all'aumento della permeabilità con arrossamento, calore, dolore e tumefazione. Le prime cellule ad arrivare sono i neutrofili, poi i monociti e tempo dopo anche le cellule dell'immunità acquisita, ovvero linfociti T e B. La chemiotassi è un meccanismo a cascata che viene spento una volta che i patogeni sono stati eliminati. Per bloccarne la proliferazione ci sono cellule, ad esempio i neutrofili, che si sacrificano, formando il pus. Questo provoca la liberazione di tutti i mediatori che hanno al loro interno per bloccare l'infezione;
• Adesione/riconoscimento/"ruffling": adesione alla cellula batterica; Formazione di fagosoma; 2- Fusione con il lisosoma: si forma quindi il fagolisosoma;
• Espulsione dei residui: il batterio può essere o completamente distrutto, oppure diviso in peptidi di 10-15 amminoacidi che vengono riconosciuti dai linfociti T. In particolare, questi peptidi verranno riconosciuti dal macrofago e portati in superficie insieme al fattore maggiore di istocompatibilità (MHC) che verrà riconosciuto dal linfocita T. il linfocita T riconosce il fattore maggiore di istocompatibilità

La fagocitosi è un meccanismo recettore-mediato. Ci sono quindi dei recettori che fanno sì che essa a cui possa avvenire. Questi sono:

• Recettori per il frammento FC delle immunoglobuline: parte dell'anticorpo che è costante. Ciò fa sì che i patogeni, a prescindere dall'anticorpo da cui vengono riconosciuti, possano comunque subire fagocitosi;
• Recettori per il complemento; Recettori per alcune proteine (laminine, lectine, fibronectine ed eparansolfato).

è Legato il frammento batterico portato in sup.dal macrofago

Le cellule con azione fagocitaria si dividono in due tipi:

• Fagociti "professionisti" (esercitano la loro funzione costitutivamente): macrofagi, monociti, granulociti polimorfonucleati, cellule dendritiche. Queste cellule sono caratterizzate da:
  • Presenza di recettori per FC;
  • Produzione di radicali liberi dell'ossigeno;
  • Aumentata produzione di citochine.
• Fagociti "non professionisti": cellule epiteliali (barriera), cellule endoteliali, fibroblasti. Queste cellule sono caratterizzate invece da:
  • Assenza di recettori per FC, eparansolfato, laminina e fibronectina;
  • Assenza di produzione di radicali liberi dell'ossigeno;
  • Ridotta produzione di citochine.

La fagocitosi avviene secondo il modello "zipper": una volta che il patogeno viene a contatto con una parte sufficientemente ampia del fagocita, il resto della membrana si muove fino ad andare ad avvolgerlo completamente.

La funzione fagocitaria delle cellule del sistema immunitario può essere aumentata o ridotta da una serie di fattori. Il principale è il numero di anticorpi sulla superficie del batterio: i legami tra i recettori e i frammenti FC sono legami deboli; quindi, più ce ne sono, più il macrofago si lega al batterio e lo può fagocitare.

La fagocitosi è quindi generalmente una funzione protettiva contro le infezioni. Ci sono però casi in cui può fungere da porta di ingresso per i batteri, ad esempio nel caso della tubercolosi. Questo patogeno è infatti in grado di rimanere a lungo dentro i macrofagi. Le modalità che i batteri utilizzano per sfuggire alla fagocitosi sono:

• Produzione di tossine che inibiscono la chemiotassi; Capsule che inibiscono l'aderenza dei fagociti;
• Inibizione della formazione del fagolisosoma;
• Presenza di rivestimenti resistenti ai radicali liberi; Produzione di fattori che inibiscono la capacità di presentare l'antigene;
• Inibizione della produzione di citochine.

IL SISTEMA DEL COMPLEMENTO

Il sistema del complemento costituito da una ventina di proteine plasmatiche le cui funzioni sono quelle di:

• Effettuare il reclutamento delle cellule di flogosi; 3- Aumentare la capacità opsonizzante dei batteri: fenomeno mediante il quale gli anticorpi che avvolgono un antigene (patogeno) attivano la fagocitosi mediante i recettori FC dei macrofagi, neutrofili o granulociti polimorfonucleati;
• Indurre la lisi batterica: non è detto che l'attivazione del complemento porti a questa fase;
• Esplicare un'azione antivirale.

Queste proteine, quindi, interagiscono con gli immunocomplessi (complessi antigene-anticorpo) per favorire l'eliminazione di microrganismi e batteri.

Nel complemento possiamo distinguere due reazioni:

1. Reazione di fase precoce: serie di passaggi proteolitici in cui i precursori proteici inattivi vengono tagliati in due parti di dimensioni diverse. I frammenti di dimensioni maggiori aderiscono al microrganismo e provocano l'attivazione dei componenti successivi; i frammenti di dimensioni minori hanno invece un'azione chemiotattica, richiamando le cellule di flogosi;
2. Reazione di fase tardiva: serie di reazioni di polimerizzazione che portano alla formazione complessi di attacco alla membrana che permettono la lisi dell'organismo.

Il sistema del complemento è molto utile anche nel caso di batteri capsulati: essi, infatti, non possono essere inglobati dai neutrofili. Gli anticorpi legati al batterio però sono in grado di attivare il complemento, attivando di conseguenza i neutrofili che posseggono il recettore per il complemento. In questo modo la fagocitosi viene facilitata.

Le proteine del complemento presentano diversi recettori. Abbiamo:

• Recettore CR1: si lega alle proteine C3b e C4b ed è presente in eritrociti, macrofagi, monociti, leucociti, granulociti polimorfonucleati, cellule dendritiche e cellule B. Questo recettore stimola la fagocitosi, il trasporto eritrocitario degli immunocomplessi e favorisce la distruzione di C3b e C4b;
• Recettore CR2 (CD21): recettore del virus di Epstein-Barr ed è presente sulle cellule B (parte del co-recettore);
• Recettore CR3 e CR4: stimolano la fagocitosi; Recettore C1q: consente il legame degli immunocomplessi ai fagociti. Questo recettore è presente su cellule B, macrofagi, monociti, piastrine, cellule endoteliali.

Dopo aver analizzato i principali recettori, andiamo a vedere le proteine della cascata complementare:

• Proteina C1q: si lega agli immunocomplessi antigene-anticorpo;
• Proteine C1r, C1s, C2b, Bb e D: hanno una funzione enzimatica attivatoria;
• Proteine C4b e C3b: hanno funzione opsonizzante;
• Proteine C3a, C4a e C5a: hanno funzione chemiotattica; Proteine C5b, C6, C7, C8 e C9: sono proteine di attacco alla membrana.

Sono presenti tre vie di attivazione del complemento:

• Via classica: dipende dalla presenza di anticorpi (IgM e lgG) che si legano ai microrganismi. L'ordine di attivazione delle proteine è: C1 - C4 - C2 - C3 - C5. In genere la reazione si arresta a C5, in alcuni casi si procede con il complesso di attacco alla membrana costituito da C6, C7, C8 e C9. Il complesso C1 è formato da tre componenti:
  • C1q: ad esso possono essere legate le IgM, strutture pentameriche con dieci siti di legame per l'antigene, e le IgG, strutture monomeriche con due siti di legame per l'antigene. Le IgM possiedono di conseguenza più segmenti FC a cui si può legare C1q, quindi sono facilitate nell'attivazione del complemento. Il legame di C1q al complesso antigene-anticorpo attiva C1r e C1s;
  • C1r e C1s: sono delle serin-proteasi.
  ( funzione enzimatica attivatonia) La proteina C 1s attivata taglia C4 in due componenti:
  • C4a;
  • C4b: si lega a C2b (C2 era stato precedentemente clivato da C1s in C2a e C2b), formando il complesso C4b,2b.
  C46, 26 C4b,2b è una C3-convertasi che taglia C3 in:
  • C3a; 4
  • C3b: questo si lega covalentemente alla superficie microbica e alla C3-convertasi. C3b si lega anche a C4b,2b formando la C5-convertasi attiva. C5 si lega alla componente C3b della convertasi e viene clivato per formare:
    • C5a;
    • C5b: se il batterio non è stato rimosso, la reazione va avanti per formare il complesso di attacco alla membrana (pori). C5b si lega a C6 e C7 formando il complesso C5b,6,7.
  Il complesso C5b,6,7 si lega alla membrana attraverso C7. C8 si lega al complesso e si inserisce nella membrana cellulare. A questo punto si legano anche numerose molecole di C9, formando un poro nella membrana.
• Via della lectina: in questo caso, l'attivazione della C3-convertasi avviene a partire dal legame della proteina legante il mannosio alla superficie del patogeno.
• Via alternativa: non viene attivata dal complesso antigene-anticorpo. La via alternativa è caratterizzata da una proteina, la properdina (fattore P) che riesce ad attivare il complemento senza il consumo di C1, C4 e C2. Il legame della properdina provoca infatti l'attivazione della C3-convertasi con conseguente produzione di C3a e C3b.

Esistono dei fattori di regolazione nell'attivazione del complemento:

attiva direttamente la C3 convertasi

• C1INH: dissocia C1s e C1r dal complesso attivo. Se questa regolazione non avvenisse si avrebbe un'attivazione costante del complesso con episodi ricorrenti di edema alla glottide;
• CD59: impedisce l'assemblaggio del complesso di attacco alla membrana, un difetto della funzione di questo fattore porta alla presenza di emoglobiuria parossistica notturna (formazione del poro sulla membrana di eritrociti e conseguente lisi);
• C4BP: rende C4b suscettibile al clivaggio e alla successiva inattivazione; Fattore H: rende C3b suscettibile al clivaggio e alla successiva inattivazione.

Inoltre, le proteine di membrana delle cellule ospiti inattivano le componenti del complemento.

INFIAMMAZIONE

Lo scopo dell'infiammazione è quello di convogliare liquidi e cellule infiammatorie verso la sede del danno.

L'infiammazione acuta è la risposta dinamica di un tessuto vascolarizzato ad una lesione ma, se non viene risolta, può cronicizzare.

I cinque pilastri dell'infiammazione sono:

• Calor;
• Rubor;
• Tumor;
• Dolor;
• Functio lesa.

L'infiammazione deve essere regolata e limitata nel minor spazio possibile dell'organismo.

CITOCHINE

Le citochine sono molecole proteiche prodotte da vari tipi di cellule e secrete in risposta ad uno stimolo.

Durante la descrizione del processo di fagocitosi, avevamo visto che l'infezione richiamava le cellule dell'immunità innata attraverso le componenti chemiotattiche, le chemochine. Queste sono piccole proteine ad attività chemotattica che stimolano la migrazione e l'attivazione di linfociti e fagociti, perché vanno a modificare l'espressione delle molecole di adesione delle cellule infiammatorie. Le chemochine fanno parte della famiglia delle citochine.

Una delle chemochine principali per il richiamo di neutrofili è IL-8. Essa viene esposta sulla superficie dell'endotelio che volge verso il lume e ciò fa sì che sula superficie dei globuli bianchi ci sia un cambiamento a livello di alcune molecole, ovvero le integrine. Queste rendono i neutrofili capaci di legare la controparte endoteliale, una molecola chiamata ICAM indotta sull'endotelio dal TNF-alpha.

IL8 determina un cambiamento conformnazionale tale da farsì che 5 i neutrofili abbiano integrie che legano ICAM, contro - parte epiteliale