Il Sistema Immunitario La Corsa agli Armamenti Naturale

1. Il Sistema ImmunitarioLa Corsa agli Armamenti Naturale Voi contro i virus, i batteri, i funghi ed i parassiti.

2. Le due componenti dell'immunità Innata • Risposta immediata e generalizzata. • Macrofagi • Granulociti • Neutrofili • Basofili • Eosinofili • Natural Killers Adattativa • Risposta tardiva e specifica. • Linfociti • Linfociti B • Immunità Umorale • Linfociti T • Immunità Cellula-Mediata Macrofagi e Neutrofili sono le classiche “cellule infiammatorie.”

3. Sistema Immunitario • Si basa sul riconoscimento del materiale esogeno come estraneo al nostro organismo. • Qualunque molecola riconosciuta estranea è definita un Antigene. • Il riconoscimento da parte dell’anticorpo provoca l’attivazione del sistema immunitario con lo scopo di neutralizzare e distruggere l’Antigene. • I Linfociti giocano un ruolo chiave nella risposta immunitaria ma il processo dipende fortemente anche dal sistema monocitico macrofagico per la presentazione dell’antigene ai Linfociti T. • Le cellule del sistema immunitario, specialmente i Linfociti, sono presenti nell’organismo sia come cellule isolate, sia come aggregati non rivestiti da capsula, abbondanti nell’apparato gastroenterico, respiratorio, e in altri tratti, (MALTTessuto Linfoide Associato alla Mucosa) sia all’interno di organi linfoidi. • I principali organi linfoidi sono, il Timo, i Linfonodi e la Milza.

4. Cosa cerca il Sistema Immunitario • Antigeni (Ag) • Il nome deriva dal fatto che sono antibody generating; • Normalmente grandi molecole estranee (…si spera!); • Possono essere proteine e carboidrati. • Epitopi • Porzione specifica di un antigene, riconosciuta dall'anticorpo. • Apteni • Piccole molecole organiche legate dagli anticorpi, ma non attivano la risposta immunitaria; • Divengono antigenici se legati ad una molecola più grande.

5. Differenziamento cellule del S.I. Midollo osseo Staminale ematopoietica Progenitrici Progenitrice mieloide Progenitrice linfoide Megacariociti Eritrociti Macrofagi granulociti Eritroblasto Megacariocita Granuclociti Linfociti Neut Eosi Baso Indiff Mono Dendri Piastrine Eritrocita B T Mastocita Macrofago Dendri Dendritica Plasmacellula T attivato

6. Immunità Innata …la prima a presentarsi.

7. Cellule dell'immunità innata • Macrofagi. • Neutrofili. • Fagocitosi dei detriti/patogeni. • Eosinofili. • Agiscono sui parassiti. • Basofili. • Simili ai Mastociti. • Natural Killer • Colpiscono le cellule infettate da virus.

8. Immunità Adattativa …spostando il bilancio.

9. Origine & Sviluppo dei Linfociti • Costituiscono il 20-50% dei Leucociti circolanti; il loro numero aumenta in risposta a infezioni virali. • La maggior parte dei Linfociti circolanti sono chiamata Piccoli Linfociti (6-9 μm), una parte molto esigua (circa 3%) sono chiamati Grandi Linfociti (9-15 μm). • Alcuni grossi linfociti che circolano nel sangue sono cellule Natural Killer. Tali cellule sono in grado di uccidere cellule infettate dai virus inducendone l’apoptosi. • Linfociti Boriginano e maturano nel midollo osseo. • Linfociti Toriginano nel midollo osseo, ma migrano e maturano nelTimo. • Attivazione dei TCR, recettore delle cellule T (espressione di antigeni CD3, CD4, CD8) • Subiscono selezione sia positiva che negativa.

10. Linfocita a riposo Linfoblasto Linfocita B effettore Linfocita T effettore Linfociti Citoplasma ridotto, no rER, cromatina condensata. Nucleo ingrandito, cromatina diffusa, citoplasma “attivo”. Citoplasma abbondante, molto rER.

11. Linfociti T • Due classi principali: Thelper, Tcitotossici • Una terza classe, meno caratterizzata: Tsoppressori • Linfociti T contribuiscono all'eliminazione dell'antigene: • Direttamente, attività citotossica nei confronti delle cellule infettate da virus; • Indirettamente, attivando Linfociti B o i Macrofagi.

12. Linfociti T Helper • Presenza dell’antigene superficialeCD4; • Riconoscono antigeni presentati dal MHC II; • Inducono differenziamento deiLinfociti BinPlasmacellule; • Produzione di anticorpi. • Regolano l'attività deiLinfociti Tcitotossici; • Attivano iMacrofagia sviluppare una risposta infiammatoria cronaca granulomatosa(Ipersensibilità di tipo ritardato) • Aiutano gli altri Linfociti a svolgere le loro funzioni secernendo leCitochine, mediatori ad azione locale(Interleuchine).

13. Perchè esistono sottotipi di Th? • Th1importanti nel controllo dei batteri aptogeni intracellulari; tipo Mycobacterium tuberculosis e M. leprae, i quali si trovano in vescicole che non si fondono con i lisosomi. • Th2forniscono il segnale ultimo di attivazione ai linfociti B che hanno riconosciuto un'antigene estraneo.

14. Linfociti T Citotossici • Trasportano l’antigene superficiale CD8. • Riconoscono gli antigeni presentati dal MHC I. • Colpiscono selettivamente cellule infettate da virus e cancerogene. • Devono essere attivate e sono Regolati dai T Helpers.

15. Linfociti T Soppressori • Esistenza controversa. • Forse responsabili della estinsione della risposta immunitaria quando viene rimosso l’antigene e della inibizione della risposta immunitaria contro autoantigeni. • Avendo gli stessi marcatori di superficie dei Linfociti T Citotossici, queste due popolazioni cellulari sono spesso raggruppate in un’unica sottopopolazione designata Cellule T Soppressorie\Citotossiche.

16. Linfociti B • Derivano da precursori che si trovano nel Midollo Osseo e che maturano in questo sito. • Sono caratterizzati dalla capacità di sintetizzare anticorpi, glicoproteine che legano antigeni specifici. • Queste proteine sono conosciute come Immunoglobuline e sono suddivise in cinque differenti classi strutturali: • IgG, IgA, IgD, IgM, IgE. • In alcuni casi le immunoglobuline sono secrete e circolano nel sangue, in altri casi rimangono legate alla superficie dei Linfociti B dove agiscono come recettori per l’antigene, attivando i Linfociti B quando incontrano l’antigene appropriato e questo si lega all’anticorpo. • Quando un antigene viene riconosciuto per la prima volta, la risposta contro di esso viene chiamata Risposta Immunitaria Primaria. • Una piccola parte delle cellule del clone primitivo diventano Cellule Memoria: sono piccoli linfociti circolanti capaci di vivere per lungo tempo, che rispondono velocemente ad ogni successiva presentazione dello stesso antigene. • La produzione di anticorpi, in quest’ultimo caso avviene molto più in fretta, è di maggiore entità e vengono prodotte IgG al posto delle IgM. Questo meccanismo è chiamato Risposta Immunitaria Secondaria e spiega l’immunità permanente che segue a molte infezioni comuni.

17. Cos'è il MHC? • Major Histcompatibility Complex, sono proteine di membrana. • Sono i geni più polimorfici del nostro genoma. • Maggior problema nei trapianti. • MHC I espresso da cellule somatiche “normali”, presenta antigeni originati nel citosol. • Endogeni ed esogeni; • Riconosciuto dai Linfociti Tc che esprimono CD. • MHC II espresso da cellule APC (antigen presenting cells cellule che presentano antigene APC) professionali. Presentano antigeni esogeni degradati dalle vescicole intra-cellulari • Riconosciuto dai Linfociti Th che esprimono CD.

18. Pelle Langerhans Cervello microglia Polmone Macrofagi alveolari. Fegato Kupffer Milza macrofagi Rene fagociti Sangue monociti Linfonodi macrofagi Precursori nel midollo Articolazioni cellule sinoviali Antigen Presenting Cells (APC) • Macrofagi • Linfociti B • Non quelli fagocitanti! • Cellule dendritiche • Istiociti

19. Attivazione della risposta immunitaria • Le cellule che presentano l’antigene APC sono essenziali per attivare la risposta immunitaria mediata daiLinfociti. • L’antigene fagocitato dalle Cellule APC si trova all’inizio del citoplasma contenuto in un endosoma precoce (EE). • L’antigene viene quindi demolito in piccoli peptidi per idrolisi enzimatica e l’endosoma tardivo (LE) si fonde con vescicole di trasporto contenenti molecole di MHC II. • I vari peptidi e le molecole MHC II formano un complesso (TV) che è trasportato alla membrana plasmatica. • Quando la vescicola di trasporto (TV) si fonde con la membrana plasmatica della cellula APC il complesso MHC II \ Peptide si trova esposto sulla superficie da dove può entrare in contatto con i Linfociti Th. Se i Linfociti Th riconoscono il complesso e quindi si legano ad esso attraverso il suo recettore specifico (TCR), essi verranno attivati e quindi la risposta immunitaria procederà.

20. Attivazione Richiede Costimolazione

21. Attivazione dei Linfociti B • Quando i Linfociti B sono stimolati dall’antigene si differenziano in Plasmacellule, capaci di secernere Anticorpi. • Le Plasmacellule non si trovano normalmente nel circolo sanguigno bensì nei tessuti, in particolare nei cordoni midollari dei linfonoidi, nella polpa bianca della milza, nei tessuti connettivi delle mucose e nel midollo osseo. • La produzione di anticorpi implica la sintesi delle catene immunoglobuliniche nel rER: un Anticorpoè costituito da due identiche catene polipeptidiche leggere e da due identiche catene polipeptidiche pesanti; dopo essere state trasferite e modificate nel Golgi, l’Immunoglobulina prodotta è raccolta in piccole vescicole prima di essere secreta per esocitosi.

22. Attivazione dei Linfociti B • La differenziazione dei Linfociti B in Plasmacellule avviene in tre tappe successive: • Attivazione, Proliferazione, Maturazione. • Attivazione: due tipi di antigeni possono attivare le Cellule B, Antigeni Dipendenti da Cellule T (richiede mediazione dei Linfociti T helper) e Antigeni Indipendenti da Cellule T (dovuta a polimeri ad elevato peso molecolare). • Proliferazione: le Plasmacellule immature vanno incontro a diversi cicli mitotici nei cordoni della midollare dei linfonodi (Centri Germinali) allo scopo di ingrandire il primo clone di cellule progenitrici (Espansione Clonale). • Maturazione: sintesi di Ig con specificità “singola”; • Avviene il cambiamento di classe: da IgM a IgG; • Vanno incontro a iper-mutazioni somatiche.

23. Anticorpi (Immunoglobuline) • Prodotti dalle Plasmacellulle. • Possono essere tagliati in 2 frammenti. • Fab • contiene la regione ipervariabile. • Fc • interagisce con i recetttori espressi dalle cellule fagocitiche.

24. Classi di Anticorpi • Originano da differenze nella Regione Costante. • IgE: risposta allergica. • IgA:secreti dai tessuti linfoidi della mucosa. • IgD:espressi da linfociti B maturi, naïve. • IgG:sono i più abbondanti, maggior affinità. • IgM: prima classe che appare nei linfociti B.

25. Immunologia Comparativa

26. Natural Born Killers • Natural Killer si sviluppano nel Midollo Osseo indipendentemente dal Timo. • Linfociti non-T/B grandi e granulari. • Non hanno recettori per antigeni specifici, per cui sono parte dell'immunità innata. • NK attivati contengono le infezioni virali mentre la Risposta Immunitaria Adattativagenera Linfociti T citotossici specifici. • Uccidono cellule tumorali linfoidi e cellule infettate da virus.

27. Evitiamo una strage • Si pensa che i NK abbiano recettori “inibitori” che riconoscono MHC I “normale”. • Se l'espressione di MHC è attenuata o alterata, i NK uccidono selettivamente la cellula bersaglio.

28. Complemento • Famiglia di 20 proteine del siero. Costituiscono una cascata enzimatica simile al sistema della coagulazione. • Vie del complemento: • Classica: • Innescata direttamente da un patogeno o indirettamente da anticorpi legati a patogeni. • Alternativa: • Indipendente dagli anticorpi, attivata dalla superficie batterica, non dagli anticorpi. • Facilitano l‘Opsonizzazione (copertura di organismi con proteine del complemento favorendone così la fagocitosi da parte dei Luecociti) e la Chemiotassi (attivazione e attrazione leucocitaria).

29. La Memoria Immunologica

30. La Memoria Immunologica • Quando i Linfociti attivati, durante la risposta immunitaria si espandono clonalmente, alcune delle cellule che si generano, maturano per diventare Cellule Memoria T o B. • Questi Linfociti Memoria assomigliano ai Linfociti Naive, ma sono capaci di produrre una risposta più rapida ed efficace quando vengono riesposti a piccole quantita dello stesso antigene. • Si sa che le Cellule B Memoria posseggono Immunoglobuline di superficie con più alta affinità per l’antigene che le Cellule B Naive e sono inoltre capaci di produrre IgG più precocemente di queste ultime in risposta alla stimolazione antigenica. • Questo processo è noto come Risposta Immunitaria Secondaria.

31. Implicazioni Cliniche:Trapianti • Autotrapianto. • La condizione ideale! • Isotrapianto. • Allotrapianto. • È la tecnica normale! • Xenotrapianto.

32. Rigetto • Tessuto cicatrizzato. • Elevato numero di linfociti T. • Molti macrofagi.

33. Implicazioni Cliniche:Graft Versus Host • Osservabile in pazienti leucemici dopo trapianto di midollo, anche in fratelli con HLA compatibile. • Linfociti T maturi nel tessuto del donatore (midollo) riconoscono il nuovo ospite come estraneo.

34. Implicazioni Cliniche:Voi e vostra madre? • Il feto è fondamentalmente analogo ad un allotrapianto. • Un tempo si pensava che la placenta fosse immunologicamente inerte. • Cellule del trofoblasto esprimono MHC I. • Studi su modelli murini hanno dimostrato che la placenta sintetizza molecole degradanti che sopprimono l’attività dei linfociti T. • Topi wild-type trattati con inibitori specifici abortiscono. • Topi SCID trattati con inibitori specifici non abortiscono.

35. Implicazioni Cliniche:Altre patologie • Sindrome dei linfociti nudi: • Autosomica recessiva; • Non esprimono MHC II; • Trapianto di midollo, staminali ematopoietiche. • Goodpasture’s Syndrome: • Accumulo di anticorpi nella membrana basale del glomerulo renale e degli alveoli polmonari; • Glomerulonefrite e sanguinamenti polmonari. • Toxic Shock Syndrome (TSST-1 superantigen) • Causata da legame diretto antigene a MHC II; • Attivazzione massiccia dei CD4 e produzione di citochine, porta ad immunosoppressione.

36. Organi del Sistema Immunitario Tonsille ed Adenoidi Timo Linfonodi Milza Placche del Peyer Appendice Linfonodi Linfatico Midollo

37. Midollo Osseo • Fonte di tutte le componenti cellulari del sistema immunitario

38. Timo

39. Funzioni del Timo • Organo linfoide primario, deputato alla produzione di linfociti T immunocompetenti. • Posizionato sopra lo sterno. • Involve dopo la pubertà. Timociti (cellule tonde) in mezzo a cellule epiteliali

40. Morfologia del Timo • Corticale • Strato “scuro” esterno. • Contiene linfociti T immature. • Midollare • Maggioranza di cellule endoteliali. • Linfociti T maturi. • Dendritie macrofagi. • Corpuscoli di Hassall.

41. Disposizione delle cellule Capsula Trabecole Epitelio Giunzione cortico-midollare Corpuscoli di Hassall Epiteliali corticali Timociti Epiteliali midollari Cellule dendritiche Macrofagi Corteccia Medulla

42. Meno maturi Corticale • Linfociti T immaturi ed in maturazione; • A volte si osservano Linfociti B. • Corticale esterna presenta linfociti più grossi; • Linfoblasti; • Si dividono per mitosi. • Cellule che non maturano correttamente eliminate: • Apoptosi; • Macrofagi. Più maturi

43. Midollare • Linfociti T • Cellule epiteliali • Nuclei pallidi. • Citoplasma eosinofilo. • Abbondante membrana basale. • Corpuscoli di Hassall • Compaiono nella vita fetale. • Aumentano di numero e dimensione. • Cellule epiteliali cheratinizzate. • Fenomeno degenerativo.

44. Linfonodi

45. capsula corticale midollare Funzione dei Linfonodi • Posizionati strategicamente in tutto il corpo, di solito disposti in gruppi. • Ricevono e filtrano antigeni ed altre cellule. • Dal sangue e dalla linfa. • Pieni di Linfociti B e T che attaccano gli antigene trasportati dalla linfa. • Cellule epiteliali. • Istiociti mobili. paracorticale

46. Follicoli linfatici • Nella porzione esterna della corteccia dei Linfonodi, i Linfociti formano un numero variabile di follicoli. • Primari • Completamente “scuri” • Contengono solo linfociti B • Secondari • Mantello • Zona marginale, più pallida, costituito di piccoli Linfociti B a riposo. • Centro germinativo • Plasmacellule • Cellule dendritiche follicolari • APC • Macrofagi specializzati.

47. Paracorticale e Midollare • Paracorticale • Linfociti T (tutti i tipi). • APC (antigen presenting cell) • Cellule dendritiche stellate • Venule post-capillari. • Midollare • Cordoni midollari; • Plasmacellule, linfociti B; • Linfociti T helper, cellule della memoria; • Macrofagi. • Seni midollari; • Macrofagi. • Trabecole • Estensioni dalla capsula.

48. Venule post-capillari • Venule post-capillari hanno endotelio più sottile. • Attraggono specificamente i linfociti. • Addressine, molecole specializzate sulla membrana. • Mobilitano dal sangue ai linfonodi. • Nella paracorticale.

49. Milza Polpa rossa Polpa bianca Sinusoidi Trabecole Vena splenica Arteria splenica Vena Arteria Molti vasi sanguigni e sinusoidi

50. Funzioni della Milza • Polpa Bianca • Tessuto linfoide che si attiva in risposta agli antigeni circolanti. • Colore rosa. • Polpa Rossa • Rimuove gli eritrociti "vecchi”. • Sinusoidi. • Macrofagi.