Immunità cellulo-mediata: linfociti T e cellule presentanti l'antigene

Immunità Cellulo-Mediata

Patologia I e Immunologia, Lezione 18, Data 17/04/2024 Prof. Elena Adinolfi IMMUNITÀ CELLULO-MEDIATA Come rispondono i linfociti T ai patogeni e come sono coinvolti nella risposta immunitaria? Abbiamo visto che i linfociti T naive si generano nel timo e ritornano in circolo dopo l'aggregazione con un TCR funzionale nel riconoscimento di antigeni non-self. Questi linfociti sopravvivono per tutta la nostra vita, e sono circa l'80% dei linfociti circolanti in condizioni fisiologiche, e rimangono inattivi fino al contatto con l'antigene specifico, e anche in questo caso non sempre si attivano. A differenza dei linfociti B, i linfociti T non sono rigenerati di continuo, ma quelli che si sono formati nel primo anno di vita sono quelli che permangono nel resto della vita. Invece come i linfociti B, anche per i T, dopo un primo contatto con l'antigene e il passaggio da naive ad effettore, restano nell'organismo anche cellule T della memoria, in grado di determinare una risposta più veloce in caso di una seconda infezione. Per garantire l'attivazione del linfocita T e farli diventare effettori è necessario che l'antigene corrispondente al TCR venga presentato dalle cellule presentanti antigene (APC) sia su MHC di classe I che di classe II.

Presentazione dell'Antigene ai Linfociti T Naive

Chi presenta per la prima volta l'antigene al linfocita T naive? Le cellule dendritiche, un particolare tipo di fagocita che risiedente negli organi periferici in attesa di un eventuale danno o infezione. Come i macrofagi, sono presenti come sentinelle in tutto il corpo: ne sono un esempio le cellule sottocutanee del Langerhans. I loro nomi variano in base al tessuto in cui si trovano ma hanno tutti la stessa funzione: fagocitare l'antigene, quindi migrare al linfonodo secondario più vicino e presentarlo ai linfociti T. I macrofagi invece restano nel tessuto periferico con la funzione di fagocitare e attivare i neutrofili tramite la secrezione di citochine.

Trasporto degli Antigeni ai Linfonodi

In ciascun distretto corporeo, gli antigeni captati dalle cellule dendritiche vengono trasportati al più vicino organo linfoide (per un risparmio energetico): dalla linfa al linfonodo, dal sangue alla milza, dalla mucosa respiratoria alle tonsille, dal tratto gastrointestinale alle placche del Peyer o all'appendice. Tonsille e appendici per anni venivano rimosse chirurgicamente in maniera indiscriminata in quanto ritenute superflue, oggi le vediamo rivestire un ruolo importante come organi linfoidi secondari.

Maturazione delle Cellule Dendritiche

Le cellule dendritiche presenti nel tessuto periferico con la funzione di captare l'antigene sono dette "immature", mentre le cellule dendritiche "mature" sono quelle che si trovano negli organi linfoidi 1secondari, che hanno assunto caratteristiche differenti rispetto a quelle che si trovano in periferia e si sono specializzate nella presentazione dell'antigene. L'attivazione delle cellule dendritiche non richiede solo la fagocitosi ma anche l'interazione delle PRR- pattern recognition receptors (come i TLR) con il patogeno (ad esempio l'LPS dei Gram- o le isole Cpg non metilate). Sono recettori che una volta attivati, attivano la maturazione delle cellule dendritiche, le quali fagocitano in continuazione antigeni nei tessuti secondari e capiscono che ciò che hanno fagocitato proviene da un patogeno, e vanno dunque presentate ai linfociti T, quando contemporaneamente alla fagocitosi vengono attivati anche i PRR. Si ha dunque bisogno di due segnali per la presentazione ai linfociti T: da un lato la fagocitosi e dall'altro un segnale proveniente da PRR. Solo all'arrivo di questi due segnali la cellula dendritica si muove dal tessuto periferico e trasporta l'antigene al linfonodo. Si tratta di un ulteriore meccanismo di garanzia affinché gli antigeni self non vengano trasportati al linfonodo. Come vediamo nell'immagine, dalla ferita entrano batteri (rosso), le cellule dendritiche lo fagocitano, si muovono all'interno del circolo e vanno a posizionarsi nelle zone T del linfonodo, dove le attendono i linfociti T naive.

Caratteristiche delle Cellule Dendritiche Immature

Da cosa sono caratterizzate le cellule dendritiche immature? Le cellule dendritiche immature presentano molti recettori che facilitano la fagocitosi e al contempo l'attivazione della cellula dendritica (recettori per i Fc, frammenti cristallizzati delle immunoglobuline, i recettori per il mannosio, per il complemento), a cui si aggiungono i recettori per i PAMPs. Le cellule dendritiche possono inoltre mediare il processo della macropinocitosi (internalizzazione di derma fluidi dall'ambiente extracellulare), che differisce epidermide Le cellule dendritiche prelevano gli antigeni Le cellule dendritiche che trasportano l'antigene entrano nel linfonodo di drenaggio e si localizzano nelle aree batterici nella cute e quindi si muovono verso un vaso linfatico di drenaggio dalla fagocitosi per l'assenza di proteine accessorie che formano le vescicole fagocitiche. Di norma la cellula tende a fagocitare continuamente ciò che passa nelle vicinanze senza discriminazione, ma se ciò che entra è rivestito da anticorpi, da c3 del complemento o da una qualsiasi opsonina, verrà fagocitata più facilmente grazie ai recettori. 2Gli antigeni ingeriti vengono processati nel fagolisosoma, e quindi verranno espressi sull'MHC di classe II.

Presentazione degli Antigeni Virali

Vie di Elaborazione e Presentazione dell'Antigene

Presentazione degli antigeni virali alle cellule dendritiche Vie di elaborazione e presentazione dell'antigene per mezzo delle cellule dendritiche

presentati dalla cellula dendritica in quanto infettata dal virus (presentazione classica) ma ciò può implicare la morte della cellula ancor prima che possa giungere al linfonodo. Esistono dunque altri metodi tramite i quali le dendritiche sane arrivano al linfonodo presentando l'antigene su MHC di classe I. Ne è un esempio il meccanismo di presentazione crociata per cui da una cellula infetta l'antigene viene trasferito sull'MHC di classe I alla cellula dendritica. Non si conosce bene il processo: probabilmente comporta il rilascio di MHC I su vescicole extracellulari, poi captate dalla cellula dendritica vicina, che quindi espone l'antigene esogeno. In ogni caso, quando il virus infetta la cellula dendritica, i TLR per le componenti virali attivano il trasporto al linfonodo e nel frattempo la cellula dendritica può comunque incontrare altre cellule dendritiche e trasferire l'MHC con l'antigene. Quindi il virus non passa per il fagolisosoma ma passa dalla vescicola al citosol e le proteine virali saranno prodotte nel RER e poi espresse sulle MHC I sulla membrana della dendritica che si sposta quindi al linfonodo. Trasferimento diretto dell'antigene virale o delle MHC I che prevede un trasferimento di vescicole da una cellula morente all'altra. (anche questo tipo di presentazione non si conosce bene) L'immagine (sopra) mostra le modalità di espressione di MHC sulle cellule dendritiche. Gli antigeni esogeni vengono processati nel fagolisosoma, caricati su MHC di classe II con conseguente attivazione dei linfociti T CD4+ (T-helper),non citotossici. Nel caso di virus che non portano alla morte cellulare immediata, le proteine virali presenti nel citoplasma della cellula dendritica vengono captate da MHC di classe I ed espresse in membrana. 3Nel caso di trasferimento diretto dell'antigene virale o dell'MHC avviene mediante vescicole da una cellula dendritica all'altra.

Maturazione e Attivazione della Cellula Dendritica

La maturazione della cellula dendritica comporta l'attivazione di meccanismi che riguardano la cellula stessa: non solo inizia la migrazione al linfonodo, ma si spegne anche la capacità di fagocitare (si spegnono i recettori della fagocitosi) e si favorisce la presentazione dell'antigene tramite l'aumento dell'espressione di MHC di classe I e II sulla membrana plasmatica. Inoltre, si attiva l'espressione di molecole stimolatorie che si trovano solo sulla cellula dendritica matura che ha incontrato il PAMP; queste molecole fanno parte della famiglia di B7 e sono indispensabili nell'attivazione dei linfociti T naive e nell'espressione delle MHC I e II. Una cellula dendritica che non esprime B7 o molecole stimolatorie non è in grado di attivare un linfocita T naive. Quando la cellula dendritica entra nel circolo ha forma tondeggiante, e una volta arrivata nel linfonodo si appiattisce e aumenta i propri prolungamenti in modo da poter legare più linfociti T naive: la cellula dendritica ha infatti esposti più antigeni patogeni e quindi è in grado di attivare più cloni di cellule T, sia citotossici che helper a seconda della classe di MHC coinvolta.

Fasi della Cellula Dendritica

Osserviamo una rappresentazione al microscopio delle tre fasi della cellula dendritica:

1. Alla periferia la cellula dendritica immatura risulta appiattita e con dendriti e attiva nella fagocitosi: le MHC di classe II (verde) sono evidenziate nel fagolisosoma (rosso).
2. All'attivazione da parte del PAMP, la cellula dendritica ha una forma intermedia e tondeggiante, in grado di entrare in circolo. Nel frattempo, la cellula sta aumentando l'espressione di MHC II, che iniziano a migrare sulla membrana plasmatica.

Cellule dendritiche nei tessuti periferici corpo cellulare vescicola endoctica Cellule dendritiche nella circolazione linfatica Cellule dendritiche nei tessuti linfoidi cellula T cellula dendritica

1. All'arrivo al linfonodo, la cellula diventa matura e riforma i suoi prolungamenti e la superficie è ricoperta da MHC II, mentre le proteine lisosomiali sono quasi assenti in quanto la capacità fagocitaria è cessata. I linfociti T possono già trovarsi nel linfonodo o giungervi da un altro vicino tramite chemiotassi a seguito del rilascio di chemochine rilasciate dalle cellule del linfonodo con lo scopo di attirare cellule T e dendritiche nella zona T. Il linfocita T che incontra la cellula dendritica che presenta l'antigene riconosciuto dal suo TCR, viene trattenuto nel linfonodo e inizia a proliferare. Il tempo necessario dall'inizio della 4