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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.
