Introduzione I lezione

CORSO INTEGRATO DI IMMUNOLOGIA ED
IMMUNOPATOLOGIA
Docenti:
Prof.ssa Angela Santoni
Prof. Fabrizio Mainiero
Prof. Marco Cippitelli
Anno Accademico 2011-2012
II semestre
Statistica....
CORSO DI IMMUNOLOGIA ed IMMUNOPATOLOGIA - ANNO ACCADEMICO 2009/2010
147
84%
16%
iscritti al III anno
degli iscritti è stato ammesso all’esame
degli iscritti non è stato ammesso all’esame
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------80%
63%
28%
9%
degli ammessi ha sostenuto l’esame:
a gennaio – febbraio
a giugno – luglio
a settembre
Degli studenti che hanno sostenuto l’esame:
40 %
36%
17%
6%
ha superato l’esame con votazione
ha superato l’esame con votazione
ha superato l’esame con votazione
ha superato l’esame con votazione
1%
non ha superato l’esame
30 o 30 e lode
27-29
24-27
18-23
Nuova edizione 2010
Nuova edizione 2010
Inoltre....
articoli consigliati per
alcuni argomenti.
INTRODUZIONE AL SISTEMA IMMUNITARIO
PERCHE’ STUDIAMO IL SISTEMA IMMUNITARIO?
L’IMPORTANZA DEL SISTEMA IMMUNITARIO!!
Un esempio??
Anni passati vs. 2004.
IL SUCCESSO PIU’ IMPORTANTE DELLA VACCINAZIONE
L’ERADICAZIONE DEL VAIOLO 1979 (OMS)
GLI INSUCCESSI DELLA VACCINAZIONE
QUANTI VACCINI ANCORA DA PREPARARE!!
Plasmodium Falciparum
Mycobacterium Leprae
HIV
...e altri...
Malaria
Lebbra
AIDS
Global
Alliance
for
Vaccination
and
Immunization
Nasce
il
31
gennaio
del
2000
Nei
primi
dieci
anni
ha
distribuito
4.5
miliardi
di
dollari
in
70
paesi
in
via
di
sviluppo
Sono
stati
vaccinati
oltre
325
milioni
di
bambini
con
la
prevenzione
di
5
milioni
di
morti
future
per
infezione
L’Italia
è
il
terzo
paese
E
si
propone
di
salvare
3.9
milioni
di
vite
nei
prossimi
cinque
anni
Quali
pericoli
hanno
determinato
l'evoluzione del sistema immunitario?
L'invasione di organismi
complessi da parte di:
•
•
•
multicellulari
MICROORGANISMI
GENI (acidi nucleici) ESTRANEI
CELLULE PROPRIE MUTATE
e
THE IMMUNE SYSTEM HAS EVOLVED FOR THE
PROTECTION AGAINST PATHOGENS
Microorganisms come in
many different forms and
a wide variety of immune
responses are required to
deal with each type of
infection.
Gli agenti patogeni colonizzano differenti distretti corporei
DIVERSE STRATEGIE DI DIFESA DA PARTE DELL’OSPITE
SONO MOLTEPLICI LE VIE DI INGRESSO DEI PATOGENI!
Il SISTEMA IMMUNITARIO per
sconfiggere patogeni diversi utilizza
numerose strategie di difesa che
prevedono meccanismi:
•
•
•
•
differenti
specializzati
interattivi e tra loro integrati
e…. molto molto complessi
I diversi meccanismi immunitari possono essere
raggruppati in due categorie principali:
- Risposte immunitarie naturali o innate,
innate sempre
presenti, che intervengono subito e che riconoscono
molecole comuni e diffuse tra i microrganismi
- Risposte immunitarie acquisite o adattative,
adattative che
si attivano solo in alcuni casi, tardivamente, sulla
base dei segnali delle risposte naturali e che sono
estremamente specifiche verso la molecola (Ag) che
le ha indotte
I MECCANISMI IMMUNITARI INNATI ED ADATTATIVI
FUNZIONANO NEL NOSTRO ORGANISMO TRAMITE:
Molecole solubili presenti nei liquidi organici (umori):
•IMMUNITA’ UMORALE
Cellule presenti nei tessuti o in movimento nella
linfa, nei linfonodi e nel sangue (ricircolo):
•IMMMUNITA’ CELLULARE
Un pochino di storia…
Elie Metchnikoff and his drawings of bacterial phagocytosis
Un pochino di storia…
Paul Ehrlich and his drawings of the formation and
effector functions of antibodies
Un pochino di storia…
Synergy between specific antibodies and nonspecific phagocytes
LE CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO
RECOGNITION MOLECULES OF INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY
Figure 2-10
SPECIFICITY OF INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY
and for danger signals
TLR4
Damaged host cells are recognized!
Quindi, per esempio:
PENETRAZIONE
RISPOSTE IMMUNITARIE
NATURALI
FASE EFFETTRICE
CARATTERIZZATA
DALL’ATTIVAZIONE
DI DIVERSI
MECCANISMI
DI REAZIONE
RICONOSCIMENTO IMMUNITARIO
IN ORGANI SPECIALIZZATI (es. Linfonodi)
RISPOSTE IMMUNITARIE ADATTATIVE
Più in dettaglio….
LE BARRIERE EPITELIALI
THE INTERPLAY BETWEEN INNATE AND ADAPTIVE
IMMUNITY
PROTECTION AGAINST INFECTIONS INVOLVES
DIFFERENT IMMUNE MECHANISMS
Innate immunity
THE CELLS OF INNATE IMMUNITY
Figure 1-4
I COMPONENTI CELLULARI DELL’IMMUNITA’ INNATA
THE SPECIFICITY OF INNATE IMMUNITY
TLR
LA FAGOCITOSI
adesione
fagosoma
fagolisosoma
digestione
rilascio prodotti
degradazione
THE NATURAL CYTOTOXIC LYMPHOCYTES
Figure 1-6
THE ANTIGEN-PRESENTING CELLS OF INNATE IMMUNITY
ACCESSORY and
EFFECTOR FUNCTION
ACCESSORY
FUNCTION
INFLUENCE THE NATURE OF ADAPTIVE IMMUNE RESPONSES
I COMPONENTI SOLUBILI DELL’IMMUNITA’ INNATA
I COMPONENTI SOLUBILI
DELL’IMMUNITA’ INNATA:
IL SISTEMA
DEL
COMPLEMENTO:
un sistema enzimatico
del plasma.
I COMPONENTI SOLUBILI DELL’IMMUNITA’ INNATA:
IL SISTEMA DEL COMPLEMENTO
chemotaxis
degranulation
I MEDIATORI SOLUBILI DELL’IMMUNITA’ INNATA
• IL COMPLEMENTO
• LE COLLECTINE
• LA PROTEINA C-REATTIVA, LE PENTRAXINE
• I FATTORI DELLA COAGULAZIONE
• LE CITOCHINE INFIAMMATORIE
I COMPONENTI SOLUBILI DELL’IMMUNITA’ INNATA:
LE CITOCHINE
Macrophage
Molecole secrete nel microambiente: Le citochine & Co
cito china
(cito=cellula)
+
(κινεο = mettere in movimento)
Le citochine
Cito china: metto in moto la cellula
Inter leu china: nome storico (IL 1, IL 2, IL 3 … IL 22,
IFN-α, β, γ
Chemio china: citochina con prevalente attivita'
chemiotattica
CSFs (colony stimulating factors): citochine che
agiscono prevalentemente sul midollo
Le citochine: secrezione e caratteristiche
Ormoni Secrezione
trasmettitori
polarizzata
autocrina
paracrina
endocrina
PM 15000 - 20 000 Daltons
Vita media:
minuti
Inibitori nel siero
Catabolismo renale
Le citochine: i recettori
1. Molto specifici: costante di dissociazione
10-11 M
2. Espressi solo da alcune tipi cellulari
3. Costituiti da varie catene diverse
4. Alcune catene vengono espresse solo
in particolari stati funzionali della cellula
Cellula senza il recettore della citochina (
la cellula ignora il segnale
):
V
V
Cellula senza il recettore della citochina (
la cellula ignora il segnale
V
V
Cellula che esprime il recettore,
e che risponde alla citochina
):
V
VV
Trasduzione del segnale captato
selettivamente dal recettore
V
VV
.
Attivazione di un particolare
programma genetico della cellula
LE CARATTERISTICHE PRINCIPALI DELLE CITOCHINE
•
•
•
•
•
•
ORMONI LOCALI
PLEIOTROPISMO
RIDONDANZA
SINERGISMO
ANTAGONISMO
CASCATA DELLE CITOCHINE
LE CARATTERISTICHE PRINCIPALI DELLE CITOCHINE
THE CELLS OF ADAPTIVE IMMUNITY
LE CELLULE DEPUTATE AL RICONOSCIMENTO DELL’ANTIGENE
SOMATICALLY GENERATED ANTIGEN RECEPTORS
ON B AND T LYMPHOCYTES
BCR
ITAM
THE DIVERSITY OF LYMPHOCYTE ANTIGEN RECEPTORS
IS GENERATED BY SOMATIC RECOMBINATION
Figure 1-18
THE GENERATION OF DIVERSITY AND
SELF/NONSELF DISCRIMINATION
Figure 1-14 part 1 of 2
Each lymphocyte bears
a single type of receptor
with a unique specificity
How many antigens can
be recognized? 109-1011
THE CLONAL SELECTION THEORY
Sir Frank Macfarlane Burnet
Courtesy of The National Library of Medicine
Each lymphocyte bears
a single type of receptor
with a unique specificity
How many antigens can
be recognized?
109-1011
Redrawn from F. M. Burnet's The Clonal Selection Theory of Acquired Immunity (1959)
with permission from Cambridge University Press
Arthur M. Silverstein, Nature Immunol 2002
LA TEORIA DELLA SELEZIONE CLONALE
I LINFOCITI B RICONOSCONO L’ANTIGENE IN FORMA NATIVA
I LINFOCITI T RICONOSCONO L’ANTIGENE IN FORMA
DENATURATA E ASSOCIATO A MOLECOLE SELF
LE DIVERSE FASI DELLA RISPOSTA IMMUNITARIA
Le cellule dell’immunità adattativa: i Linfociti
Piccolo Linfocita
ANTIGENE
Attivazione
Linfoblasto
Proliferazione
Plasmacellula
Differenziazione
Linfocita T effettore
PHASES OF ADAPTIVE IMMUNE RESPONSES
L’attivazione dei linfociti richiede almeno due segnali!
IN THE ABSENCE OF COSTIMULATION T CELLS BECOME ANERGIC
THREE SIGNALS ARE REQUIRED FOR
LYMPHOCYTE ACTIVATION
Cytokines
3
MHC-antigenic peptide
Costimulatory molecules
THREE SIGNALS ARE REQUIRED FOR
LYMPHOCYTE ACTIVATION
THE “SPECIALIZED” ANTIGEN-PRESENTING CELLS
DENDRITIC CELL - T LYMPHOCYTE INTERACTION
T CELL ACTIVATION
Pathogen
APC
APC
APC
T
Signal 3
T
T
Y
Y
Signal 2
Y
Signal 1
T
T
T
T
T
T
T
QUALI SONO LE FUNZIONI DEL LINFOCITA T
ATTIVATO?
•Rilascia citochine (Linfocita T helper)
helper e guida:
•le cellule dell’immunità innata
•l’attivazione dei Linfociti B (produzione degli anticorpi)
•l’attivazione dei Linfociti T citotossici
•Uccide le cellule infettate (Linfocita T citotossico)
effettori e di memoria quando incontrano lo stesso
T EFFECTOR CELLS
Figure 8-27
La funzione
helper1-31
dei linfociti T
Figure
LE CITOCHINE DELL’ IMMUNITA’ ADATTATIVA
helper
CITOCHINE
La funzione citotossica dei linfociti T
IL LINFOCITA T CITOTOSSICO (CTL)
La funzione dei linfociti B
L’anticorpo: una molecola versatile
ANTIBODY EFFECTOR FUNCTIONS
Figure 9-1
N
N
N
E
TK
NK
NK
TH
N
BM
TK
TH
TK
B
TH
BM
TK
TH
TK
T
Tm
TH
B
BM
TH
B
B
B
B
B
B
Tm
ADAPTIVE IMMUNITY
INNATE IMMUNITY
Lymphocytes
Phagocytes
B
antibodies
aid recognition
activation
cytokines
T
activation
1.
2.
antigen
presentation
cytokines
L’immunità innata istruisce e determina la natura della risposta immunitaria
adattativa
I mediatori dell’immunità acquisita potenziano la risposta immunitaria innata
Le varie fasi dell’infezione e le difese dell’ospite
Poche ore!
Alcuni giorni!
Diverse strategie di difesa per combattere patogeni
presenti in compartimenti diversi!
INVASIONI & DIFESE
Microrganismi
Risposta immunitaria
1. Circolanti
Immunità Umorale, Anticorpi
2. Secernenti tossine
Immunità Umorale, Anticorpi
3. Nascosti dentro le cellule
Immunità Cellulare, i Linfociti
T Killer, le cellule NK, i Macrofagi
4. Localizzati nei tessuti
Immunità Umorale e Cellulare
I MICROORGANISMI PATOGENI HANNO SVILUPPATO
NUMEROSE STRATEGIE DI EVASIONE DEL SISTEMA
IMMUNITARIO!
- Mutano
- Impediscono il loro riconoscimento da parte del sistema
immunitario.
- Bloccano la migrazione delle cellule del sistema immunitario
nel sito dell’infezione.
- Bloccano l’azione delle cellule del sistema immunitario.
- Impediscono la morte della cellula che infettano…..un
sicuro nascondiglio.
Il sistema immunitario può essere causa di malattia:
Un piccolo prezzo da pagare per una difesa efficace contro le
infezioni!
Immunità
Naturale
Patogeno
Protezione
Immunità
Adattativa
Danno Immunologico
QUANDO IL SISTEMA IMMUNITARIO FALLISCE….