L’immunità specifica:
I linfociti T
ESPRESSIONE DELLE IMMUNOGLOBULINE
DURANTE LA MATURAZIONE DEI LINFOCITI B
I linfociti T
Le cellule T sono responsabili della
immunitaria acquisita cellulo mediata.
risposta
I linfociti T hanno un recettore specifico per
l’antigene TCR il quale riconosce solo antigeni di
natura proteica associate a determinate molecole
(HLA).
I linfociti T esprimono molecole differenti che
permettono di suddividerli in due grandi
popolazioni:
• Linfociti Th (helper) CD4+
• Linfociti Tc (citotossici) CD8+
Il TIMO
• E’ un organo linfoide primario situato nel
mediastino inferiore ed è formato da due lobi
ciascuno dei quali si divide in lobuli.
• Nei lobuli si può riconoscere una parte
midollare (centrale) e una corticale (esterna).
• Nella parte corticale si trovano i TIMOCITI
strettamente addossati l’uno all’altro e delle
CELLULE EPITELIO-RETICOLARI.
• Nella parte midollare si trovano i timociti più
grandi, cellule epitelio reticolari e macrofagi.
MATURAZIONE DEI
LINFOCITI T
• Acquisizione da parte dei linfociti T del
recettore per l’antigene (TCR)
• Acquisizione della restrizione da MHC
• Diversificazione in sottopopolazioni specifiche
per diverse funzioni: helper e citotossica.
MATURAZIONE DEI
LINFOCITI T
In base alla comparsa sulla superficie dei linfociti T
delle molecole CD4 o CD8, possiamo studiare le fasi
di maturazione del linfocita T:
• Fase doppio negativa
• Fase doppio positiva
• Due fasi singolo positiva
Cellula
staminale
Cellula pre-T
Doppio negativa
CD4-CD8Cellula T(immatura)
Doppio positiva
CD4+CD8+ CD3+
Riarrangiamento
TCR
Cellula T
Doppio positiva
CD4+CD8+
Cellula T
Cellula T
Singolo positiva
CD4+
singolo positiva
CD8+
Linfociti T helper
Le risposte immunitarie sia umorali (linfociti B)
che cellulo mediate (llinfociti T), dipendono
dall’attivazione delle cellule Th (helper).
Possiamo ulteriormente dividere i linfociti Th in
due grandi classi:
Le cellule Th1
Le cellule Th2
La risposta umorale è sotto il controllo delle
cellule Th2, mentre la risposta cellulo mediata è
sotto il controllo delle cellule Th1
Funzioni dei Linfociti T
helper
Le cellule Th1 sono dette cellule infiammatorie,
quelle Th2 sono dette adiuvanti.
I due tipi di cellule, anche se hanno lo stesso
marcatore sulla superficie (CD4), hanno
funzioni molto differenti ed agiscono
rilasciando distinti fattori solubili (citochine).
Th1: producono IL2, IFN gamma, TNF beta e
mediano la tossicità e l’ipersensibilità di tipo
ritardata (risposta cellulo mediata).
Th2: producono altre citochine come IL4, IL5
(che sono in grado di favorire lo scambio di
classe delle immunoglobuline), IL-10 e mediano la
risposta umorale.
Linfociti T citotossici
La citotossicità cellulo mediata è un meccanismo
di difesa essenziale contro i virus, le cellule
neoplastiche e per il rigetto dei trapianti.
Le cellule effettrici sono i linfociti T citotossici
CD8+ che per essere completamente efficienti
hanno comunque bisogno dell’aiuto delle cellule Th
di tipo infiammatorio.
Azione dei Linfociti T
citotossici
L’uccisione della cellula bersaglio da parte dei
linfociti T citotossici avviene attraverso
l’induzione dell’apoptosi innescata da due
differenti meccanismi:
1. Esocitosi di granuli contenenti perforina
2. Interazione con il Fas, molecola espressa
sulla cellula bersaglio, e il suo ligando (FasL).
STRUTTURA DEL TCR
Il recettore per l’antigene dei linfociti T è costituito da:
•Il recettore propriamente detto (T Cell Receptor, TCR),
composto da una catena alfa e una catena beta ognuna con una
parte costante e una variabile. I segmenti genici per la parte
variabile vanno incontro a riarrangiamento somatico similmente
alla parte variabile degli anticorpi. La giustapposizione delle parti
variabili delle due catene alfa e beta crea il sito di legame per
l’antigene. Ogni clone di T linfociti esprime TCR con una sola
specificità antigenica.
•Molecole accessorie per la trasduzione del segnale: CD3 e zeta
(due eterodimeri di CD3 epsilon-gamma o epsilon-delta e un
omodimero zeta)
•Esterne al complesso TCR ma funzionalmente legate al
riconoscimento dell’antigene sone le molecole CD4 e CD8
importanti per il legame con le molecole MHC.
Restrizione Self-MHC
• Le cellule T possono riconoscere
l’antigene solo se presentato da
cellule dette “antigen presenting cells”
(APC)
• Queste APC espongono l’antigene in
associazione con molecole MHC
• Quello che viene riconosciuto dai
linfociti T è il complesso AntigeneMHC
• I linfociti T riconoscono e
rispondono
verso:
• Complessi MHC self/antigeni non
self
• MHC non self
• Non si ha normalmente risposta
(tolleranza) verso complessi MHC
self/ antigeni self
Sulle cellule di tutti i tessuti è presente un sistema
di molecole che è coinvolto nella discriminazione
fra self e non self e nel riconoscimento
dell’antigene da parte delle cellule T.
Esse sono codificate da un gruppo di geni
strettamente uniti e altamente polimorfi detti
complesso maggiore di istocompatibilità.
Nell’uomo
il
complesso
maggiore
di
istocompatibilità è localizzato nel braccio corto
del cromosoma 6.
È suddiviso in tre regioni che prendono il nome di
classe I, Classe II e Classe III.
La regione I contiene loci A, B e C che codifica
per antigeni o molecole di classe I, mentre la
regione II contiene i loci DP, DQ e DR che
codificano per quelli di classe II.
Fra queste due classi, c’è interposta la classe III
che conteine i geni che codificano per il C2 e il C4
del complemento e il TNF
Il sistema HLA ha tre caratteristiche
fondamentali:
1. È poligenico: vi sono numerosi geni che
codificano per le proteine della classe I e II
con una diversa specificità per i peptidi.
2. È polimorfico: ossia esistono numerosi alleli
per ogni gene.
3. È codominante cioè in ogni individuo sono
espressi i prodotti di entrambi gli alleli (un
cromosoma dal padre e uno dalla madre.
L’alto polimorfismo
dell’MHC implica che
molte cellule T
diverse possono
riconoscere la stessa
molecola MHC
CARATTERISTICHE
DELLE MOLECOLE MHC DI CLASSE I E II
Caratteristiche
MHC classe I
MHC classe II
Catene
polipeptidiche
α (44-47 kD)
b2-microglobulina
(12 kD)
a (32-34 kD)
b (29-32 kD)
Localizzazione dei
residui polimorfici
Domini a1 e a2
Domini a1 e b1
Siti di legame per
il co-recettore
cell T
Regione a3 lega
CD8
Regione b2 lega
CD4
Lunghezza della
tasca che lega il
peptide
Legano peptidi di
8-11 aa
Legano peptidi di
10-30 aa o più
Nomenclatura
umana
HLA-A, HLA-B,
HLA-C
HLA-DR, HLA-DQ,
HLA-DP
STRUTTURA DELLE MOLECOLE MHC DI CLASSE I
Le molecole di classe I sono composte da una catena a
polimorfica attaccata in maniera non covalente alla catena
b2-microglobulina (b2m) non polimorfica.
STRUTTURA DELLE MOLECOLE MHC DI CLASSE II
STRUTTURA DELLA MOLECOLA MHC DI CLASSE II
Le molecole di classe II sono composte da una catena a polimorfica
attaccata in maniera non covalente ad una catena b polimorfica.
MAPPA DELL’ MHC UMANO
Caratteristiche
Via MHC II
Via MHC I
Composizione del complesso
MHC-peptide
Catene a e b polimorfiche +
peptide
Catena a polimorfica + b2microglobulina + peptide
Tipi di APCs
Cell dendritiche, fagociti
mononucleati, linfociti B;
cellule endoteliali epitelio del
timo
Tutte le cellule nucleate
Cellule T responsive
Cellule T CD4+
Cellule T CD8+
Fonte degli antigeni proteici
Proteine endosomiali/
lisosomiali (internalizzate
dall’ambiente extracellulare)
Proteine citosoliche (maggior
parte sintetizzate nella
cellula, possono entrare nel
citosol dai fogosomi)
Enzimi responsabili della
generazione dei peptidi
Proteasi endosomiche e
lisosomiche (e.g. catepsina)
Proteosomi citosolici
Sito di caricamento del
peptide sull’MHC
Compartimenti vescicolari
specializzati
Reticolo endoplasmico
Molecole coinvolte nel
trasporto del peptide e
dell’MHC
Calnexina nel RE, catene
invarianti nel RE, Golgi
Calnexina, calreticulina,
tapasina, TAP nel RE
Le MHC I sono espresse da tutte le
cellule nucleate e sono
specializzate a riconoscere e
presentare gli antigeni virali o
tumorali (di sintesi endogena) ai
linfociti citotossici.
Le MCH II sono espresse
principalmente dai macrofagi e dalle
altre APC (Antigen Presenting Cell, tra
cui le cellule dendridiche e cellule del
Langerhans) che sono specializzate a
presentare ai linfociti T Helper gli
antigeni di sintesi esogena, cioè di
origine batterica o di altri parassiti, o
comunque extracellulari. PRESENTAZIONE DEGLI ANTIGENI ALLE CELLULE T CD8+
Le cellule infettate da microbi intracellulari, come ad esempio virus, vengono
catturate dalle APCs, in particolare le cellule dendritiche, e una volta
fagocitate all’interno del fagosoma gli antigeni dei virus vengono tagliati e
presentati sulla superficie in associazione con le molecole MHC. Le cellule t
riconoscono gli antigeni microbici e le molecole co-stimolatrici presenti
entrambi sulle APC e quindi vengono attivate.
La figura mostra un esempio di cellule T CD8+ che riconoscono gli antigeni
PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE
DA PARTE DELL’MHC DI CLASSE I
LE APC PRESENTANO ALLE CELLULE T SIA I PEPTIDI SELF CHE QUELLI
ESTRANEI ASSOCIATI ALLE MOLECOLE MHC, E LE CELLULE T RISPONDONO
SOLO A QUELLE ESTRANEI PERCHÉ IN QUESTO CASO LE APC ESPRIMONO
SULLA SUPERFICIE MOLECOLE CO-STIMOLATRICI CHE ATTIVANO LE
CELLULE T
PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE DA
PARTE DELL’MHC DI CLASSE II
LA FUNZIONE DELLE CATENE INVARIANTI ASSOCIATE ALL’MHC DI CLASSE II E HLA-DM
Le molecole di classe II con la catena invariante (CLIP) legata, vengono
trasportate in vescicole (MIIC/CIIV) dove CLIP viene rimossa per azione del
DM. I peptidi antigenici generati nelle vescicole sono capaci di legare le
molecole di classe II. Un’altra classe di proteine II-like, chiamate HLA-DO,
può regolare la rimozione di CLIP.
PRESENTAZIONE DI ANTIGENI CITOSOLICI E EXTRACELLULARI A DIFFERENTI
SOTTOCLASSI DI LINFOCITI T
A: gli antigeni
extracellulari
vengono presentati
da macrofagi e
linfociti B alle
cellule T CD4+
helper, le quali
attivano queste
stesse cellule a
eliminare gli
antigeni
extracellulari.
B: gli antigeni
citosolici vengono
presentati dalle
cellule nucleate ai
CTL CD8+ che
lisano le APC
stesse.
FUNZIONI DELLE DIVERSE CELLULE CHE PRESENTANO L’ANTIGENE
Sono rappresentati i 3 maggiori tipi di cellule che presentano l’antigene (APC) alle
cellule CD4+. Hanno la funzione di presentare l’antigene ai diversi stadi e ai diversi
tipi di risposta immunitaria.
Le cellule T effettrici attivano I magrofagi e I linfociti B tramite la produzione di
citochine e tramite l’espressione di molecole di superficie.
TIPI E FUNZIONI DELLE CELLULE CHE PRESENTANO L’ANTIGENE
Tipi di cellule
Funzioni principali
Cellule dendritiche
Iniziazione della risposta delle cellule T
ad antigeni proteici (priming)
Macrofagi
effettori della risposta immunitaria
cellulo-mediata
Linfociti B
Presentazione dell’antigene alle cellule
T CD4+ helper nella risposta
immunitaria umorale
Cellule endoteliali vascolari
Promuovono l’attivazione delle cellule T
antigene-specifiche nel sito di
esposizione dell’antigene
Cellule epiteliali e
mesenchimali
Funzione fisiologica non conosciuta
RUOLO DELLE CELLULE DENDRITICHE NELLA CATTURA E PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE
Le cellule dendritiche
immature presenti nella
pelle
(cellule
di
Langerhans) catturano
gli antigeni che entrano
attraveso il derma e li
trasportano nei linfonodi
regionali. Durante questa
migrazione le cellule
maturano e presentano
l’antigene in maniera
efficiente.
