Immunologia: citotossicità cellule T e risposta immunitaria umorale

CITOTOSSICITÀ MEDIATA DALLE CELLULE T

La citotossicità dipende dalle cellule CD8 citotossiche. È indirizzata verso i patogeni citosolici che non possono essere raggiunti dagli anticorpi, in quanto non attraversano le membrane plasmatiche. Tra questi patogeni troviamo i virus e alcuni casi particolari come la Leishmania, la Neisseria e il toxoplasma gondii, un parassita vescicolare che trasporta i peptidi nel citosol così da evitare la via endocitica, ma sono riconosciuti dalla via citosolica in cui è processato dalle molecole MHC di classe 1. Il modulo è congeniato in modo tale da eliminare le cellule infette evitando un'eccessiva distruzione delle cellule circostanti; quindi, ci saranno delle sinapsi immunologiche tra le cellule effettrice e bersaglio, così da direzionare il contenuto dei granuli delle CD8 che normalmente è generico e porta ad apoptosi. Le cellule citotossiche agiscono sulle cellule NK inducendo apoptosi, la quale viene indotta molto precocemente (servono alcune ore affinchè si riconosca una cellula per l'apoptosi).

Ricorda:

• l'apoptosi è indotta in singole o piccoli gruppi di cellule, risultano eosinofile e se si ha una modificazione a livello nucleare è identificabile da un addensamento periferico di cromatina (differenza principale dalla necrosi) il quale è seguito da fenomeni picnotici; l'evento finale è la dissoluzione in corpi apoptotici che comprendono materiale nucleare e organelli citoplasmatici.
• la necrosi comprende un gruppo molto più elevato di cellule e si ha la dissoluzione della membrana plasmatica dovuta dalle proteasi Ca2+ dipendenti. Tramite delle desossiribonucleasi caspasi dipendenti viene indotto il clivaggio internucleosomico dei DNA virale e dell'ospite.

L'apoptosi è preferibile alla necrosi perché quest'ultima indurrà l'infiammazione e rilascerà microrganismi, invece, l'apoptosi produrrà i corpi apoptotici che verranno fagocitati dai macrofagi mediante l'eterocitosi. Nelle micrografie elettroniche sono illustrate:

1. Cellula sana con un nucleo normale
2. Fase precoce dell'apoptosi: un linfocita CD8 si lega a una cellula e induce la condensazione della cromatina.

C. Fase tardiva dell'apoptosi: si ha la formazione dei corpi apoptotici e un nucleo altamente condensato picnotico.

a b CNella seguente immagine si vede come la cellula CD8 uccide le cellule legandosi e riconoscendo con alta affinità il peptide virale coniugato alla molecola MHC di classe 1. Questi processi avvengono in assenza di co-stimolazione. Quindi il rilascio dei granuli nei confronti di queste cellule avviene solo per riconoscimento antigenico che porta all'apoptosi.

La CTL riconosce e lega la cellula infettata dal virus

La CTL programma il bersaglio all'apoptosi inducendo la frammentazione del DNA

La CTL si trasferisce su un nuovo bersaglio

La cellula bersaglio muore per apoptosi

Ss s La cellula CD8 si lega ad altri bersagli, quindi può agire su bersagli viciniori, ma deve ricostituire il contenuto di granuli, pertanto non è una cosa immediata. Le cellule CD8 naïve, in seguito all'incontro con l'antigene negli organi linfoidi secondari, diventano citosoliche, così da essere già pronte all'uso poiché contengono i granuli necessari.

I granuli contengono:

• Perforina: si pensava producesse dei pori; oggi non si hanno molte informazioni, si pensa che si accolla alla membrana e forse produce una fusione delle componenti dell'envelope dei granuli con la membrana.
• Granulorisina: ha un'azione antimicrobica e induce apoptosi
• Granzimi: attivano l'apoptosi

recentemente alcuni studi hanno dimostrato che queste componenti sono rapportate da un proteoglicano detto serglicina, che permette l'adesività per un'interazione con la membrana delle cellule apoptotiche. Importane è l'azione dei granzimi che sono liberati all'interno e possono agire in due modi:

1. Attivano la procaspasi 3 in caspasi 3 clivaggio dell'inibitore della desossiribonucleasi caspasi dipendente ICAD liberando CAD che può rientrare nel nucleo e promuovere il clivaggio internucleosomico del DNA, comprendendo anche quello dell'ospite.
2. Inducono il clivaggio di BID che diventa tronco così da legarsi alla membrana mitocondriale esterna dislocando BCL-2, una molecola antiapoptotica che viene traslocata permettendo il trasporto del citocromo c nel citosol, dove creerà il complesso di attivazione delle caspasi.

Produzione di citochine da parte delle cellule CD8 citotossiche

Le cellule CD8 citotossiche producono anche delle citochine: IFy, TNF-a. IFy è la principale e ha due funzioni:

1. Inibisce la replicazione virale, come gli interferoni di I tipo,
2. Induce un aumento delle molecole MHC di classe I o proteine coinvolte nel processamento dell'antigene al fine di aumentare la capacità di espressione dei peptidi sulle cellule virali.

Inoltre, attiva e recluta macrofagi che svolgeranno nel sito dell'infezione il loro doppio ruolo di cellule effettrici e di APC (nds. il prof riprenderà questo concetto nella lezione successiva).TNF-a sinergizza nell'attivazione macrofagica nei confronti dell'IFy, nel momento in cui TNF-a si lega al suo recettore attivatorio TNFR2. Si ricordi che il TNF-a ha 2 recettori TNFR1, implicato nell'attivazione dell'apoptosi, e TNRF2, coinvolto nell'attivazione dei macrofagi. Riassumendo le CD8 hanno come bersaglio le cellule infettate ma sono coadiuvanti le CD4 e le TH1 nell'attivazione macrofagica, perché anche i macrofagi possono internalizzare i virus.

RISPOSTA UMORALE

È mediata dall'azione delle CD4 ed è indirizzata contro microbi extracellulari e le loro tossine. Le CD4 inducono le cellule B a produrre anticorpi conto i microbi extracellulari, ma soprattutto contro antigeni di natura proteica. L'attivazione delle cellule B è indotta dalle T-helper, tra cui le prime che intervengono sono le follicolari helper T-FH che, nell'ambito della reazione chiamata del centro germinativo dei follicoli, inducono gli eventi di diversificazione secondaria, chiamati maturazione per affinità specifica e scambio isotipico tra IgM con le altre classi: IgG, IgA e IgE.

Riconoscimento dell'antigene

Attivazione dei linfociti B

Cellule effettrici: plasmacellule che secernono anticorpi IgM

Linfociti T helper, altri stimoli

Secrezione di anticorpi

Espansione clonale

Linfociti B, IgM+, IgD+ naïve

Linfociti B che esprimono lgG

Scambio isotipico

Linfocita B attivato

Microrganismo

Maturazione dell'affinità

Linfociti B che esprimono Ig ad alta affinità

lgG ad alta affinità

Linfociti B di memoria

I linfociti B naïve IgM e IgD positivi vengono attivati dai linfociti TH follicolari, proliferano nell'espansione clonale differenziandosi in:

• Cellule effettrici: plasmacellule che secernano anticorpi IgM
• Linfociti B che esprimono per esempio IgG e chi determina la classe delle Ig sono le citochine
• Linfociti B che esprimono Ig ad alta affinità maturando in: o Ig ad alta affinità o Linfociti B di memoria

Differenziazione lgGGli anticorpi che subiscono lo scambio isotipico avranno la stessa specificità dell'anticorpo originario, sulla regione variabile, che rimane uguale, sarà lega una catena pesante, formando un'altra regione costante.

Funzioni principali degli anticorpi

Le funzioni principali di questi anticorpi sono:

1. Neutralizzazione
2. Opsonizzazione
3. Attivazione del complemento

ATTIVAZIONE DEI LINFOCITI B DA PARTE DELLE CELLULE TH

L'attivazione dei linfociti B da parte dei linfociti TH-follicolari dipende da due segnali: . Il BCR riconosce l'antigene nativo tramite l'associazione con una delle catene accessorie Ig-a e Ig-B. · Il BCR legato all'antigene lo trasporta e lo endocita all'interno della cellula e tramite la via citosolica lo trasforma in peptidi che saranno esposti sulle molecole MHC di classe 2. Le cellule TH-effettrici a loro volta saranno indotte a produrre le citochine che porteranno alla differenziazione di queste cellule. Generalmente sono necessari 2 segnali per attivare la cellula B che possono derivare o dalla cellula T o dalle molecole dei microbi. Quindi non è sempre necessario l'intervento delle cellule T, ma nella maggior parte dei casi queste risposte sono indotte dalle cellule T, soprattutto a livello degli antigeni proteici, detti antigeni timo dipendenti. In assenza di questi segnali le cellule T che riconoscono il proprio antigene diventano anergici. Gli antigeni timo indipendenti non necessitano l'azione degli antigeni T follicolari helper e operano una risposta più immediata indirizzata verso i polisaccaridi della capsula; comunque c'è bisogno di un segnale che deriva dalla ripetizione, sulla superficie microbica, per esempio di LPS che attiva il segnale mediato dal TLR. Nell'immagine è possibile vedere gli antigeni timo dipendenti che hanno bisogno del primo segnale, derivante dall'antigene nativo da parte di BCR, e il secondo segnale dovuto dalle cellule costimolatorie CD40, sulla cellula B, e CD40L (ligando), sulla cellula TH. Gli antigeni timo indipendenti hanno bisogno di un primo segnale, quando il BCR riconosce il proprio polisaccaride, che è ripetuto, mentre il secondo segnale deriva dall'antigene ubiquitario che stimola l'azione di BLR.

Antigene timo-dipendente

Cellula B

Cellula T helper

CD40L

CD40

citochine

Cellula B

Antigene timo-indipendente

Cellula B

I linfociti coinvolti nella risposta timo dipendente sono quelli classici: B2 e follicolari i quali producono anticorpi, in cui è avvenuto lo scambio di classe e la maturazione per affinità, e danno origine a plasmacellule a lunga sopravvivenza. I linfociti coinvolti nella risposta timo indipendente sono i linfociti B delle zone marginali (a livello della polpa bianca della milza) e i B-1 (a livello delle mucose e delle sierose), entrambi propri dell'immunità naturale. Mediano una risposta immunitaria ad antigeni polisaccaridici , danno origine a plasmacellule a breve sopravvivenza che producono anticorpi poco diversificati, per la maggior parte IgM, così da neutralizzare e attivare il complemento. Nell'immagine si possono vedere le molecole coinvolte.Nella risposta timo dipendente troviamo:

• BCR che riconosce l'antigene nativo
• CD21 fa parte della molecola recettoriale C19, si associano a BCR e CD21 riconosce C3b; quindi, aiuta le cellule B a inviare un segnale più amplificato per il riconoscimento del patogeno.

Thymus-dependent antigen

Thymus-independent antigen

LPS

C3b

TCR

BCR

polyvalent antigen

TLR

MHCII

CD40L

CD19 8CD21

18

CD40

BCR

B cell

B cell

1

2

PI 3-kinase

PI 3-kinase

MyD88

IKKy (NEMO)

Ras/MAPK

Ras/MAPK

AP-1

NFAT

NFKB

relB

Figure 10.2 Janeway's Immunobiology, 9th ed. ( Garland Science 2017) L'obiettivo è attivare la proliferazione delle cellule B con altri fattori come le KB affiancati dal segnale costimolatorio CD40-CD40L1. Oltre ad indurre la trasmissione del segnale l'altro fine è endocitare l'antigene tardivo e di degradarlo in peptidi, tramite la via endocitica, e di presentarlo alle molecole MHC di classe 2. Nella risposta timo indipendente

• BCR riconosce un antigene polivalente di tipo polisaccaride presente sulla parete di questi batteri coinvolge IkB: coinvolge le LPS con la receptor form.
• IKKy: è la terza componente del complesso IKK che fosforilano IkB così da liberare kB che va nel nucleo; sono delle serintrioninchinasi.

Riconoscimento congiunto tra cellule T e B

Come fanno due cellule T e B indipendenti tra loro a congiungersi per dare una risposta? Tramite il riconoscimento congiunto in cui la cellula T adiuvante (ossia la follicolare helper) deve essere primariamente attivata da una APC che abbia processato lo stesso antigene, ma B e T riconoscono epitopi diversi sull'antigene, quindi, questo riconoscimento è la base dell'aiuto che i TH possono dare ai B, perché fisicamente i due epitopi fanno parte della stessa molecola, quindi i B riconosceranno l'epitopo nativo, lo internalizzeranno e lo degraderanno nei vari epitopi. Per esempio, la cellula B può riconoscere le proteine del capside virale da parte dei BCR, dopodiché avviene l'internalizzazione e il virus totale viene degradato e presentato tramite le molecole MHC di classe 2. Le cellule T, attivate dalle cellule dendritiche che hanno presentato gli stessi peptidi interni delle proteine antigeniche che possono attivare le cellule B, le quali producono anticorpi contro le proteine del capside virale. La cellula B riconosce l'epitopo virale e produce anticorpi conrto lo stesso. La cellula B riconosce solo gli epitopi esterni, ammeno che non siano fisicamente presenti sulla superficie. Due conseguenze del riconoscimento congiunto sono:

1 Se manca una di queste molecole si avrà l'impossibilità di produrre immun maturando la sindrome da iperlgM, che ha uno stadio tardivo ed è legata c concetto sarà approfondito in un'altra lezione).

La cellula B lega le proteine del cap side virale -epitopo cellula B

Il virus è internalizzato e degradato cellula B

Le proteine derivate dal virus sono presentate alla cellula T, che attiva la cellula B

cellula T Helper

CD40L

CD40

cellula B

ciochine

La cellula B attivata produce anticorpi diretti contro le proteine del capside virale

cellula B

1

2

NIK

RelB/p100

AP-1 NFAT

Bcl-2

TEH