Corso di Immunologia Docente Prof ssa Rosanna Capparelli

Corso di Immunologia Docente: Prof. ssa Rosanna Capparelli

Obiettivi del corso: Al termine del corso di Immunologia lo studente deve: n Aver acquisito la conoscenza dei meccanismi fondamentali a livello cellulare e molecolare del sistema immunitario e della sua regolazione; n Aver appreso i metodi atti ad evocare una risposta immunitaria utile ad essere impiegata nelle biotecnologie; n Deve altresì aver appreso i principi fondamentali e le tecnologie per l’applicazione di sistemi immunitari all’analisi di epitopi specifici.

Cenni storici: Il termine Immunitas veniva già usato ai tempi dell’antica Roma per intendere un’esenzione dal pagare alcune tasse o adempire a obblighi.

Cenni storici (continua): n n 39 -65 d. C. : MARCUS ANNEUS LUCANUS utilizza per la prima volta il termine Immunitas in senso medico riferendosi alla resistenza verso il morso dei serpenti dimostrata da alcuni individui nord-africani 430 a. C. : TUCIDIDE pone di fatto i primi concetti immunologici osservando, durante l’epidemia di peste ad Atene, che un individuo non può essere colpito due volte dalla malattia.

Cenni storici (continua): n n 541 d. C. : PROCOPIO osserva che chi aveva contratto la peste poteva assistere i malati, senza il rischio di reinfettarsi. 1540: FRACASTORO propone di immunizzarsi contro la febbre pestilenziale.

Cenni storici (continua): n n n 1660: Fu fondata a Londra la Royal Society, società nata con l’intento di divulgare le nozioni scientifiche. 1714: Lady Montague (moglie dell’ambasciatore inglese a Costantinopoli, e futuro fondatore del British Museum) vaccinò i propri figli contro il vaiolo facendo inalare le croste essiccate prelevate da coloro che erano guariti 1721 -1722: Royal Experiment il processo di variolizzazione venne adottato anche dalla corona in quanto re Giorgio I fece variolizzare i propri figli.

Cenni storici (continua): n 1798: Edward Jenner (considerato il padre dell’Immunolgia) riesumò i vecchi insegnamenti e le osservazioni del passato raccolti dalla Royal Society, riportando alla luce l’usanza, che ormai alla fine del 1700 era passata di moda, di variolare gli individui. Egli modificò in realtà tale pratica preparando un vaccino allestito dalle pustole vaiolose delle vacche, avendo osservato che gli allevatori che si ammalavano di una forma lieve, presa appunto dalle vacche, venivano risparmiate dalla forma di vaiolo umano molto pericolosa.

La eradicazione del vaiolo mediante vaccinazione: Nel 1979, dopo 3 anni di mancata segnalazione di casi di vaiolo l’O. M. S. dichiarò che il virus era stato eradicato.

Proprietà generali della risposta immunitaria: n n n L’immunologia è la scienza che studia il sistema immune Il sistema immune è l’insieme di molecole e cellule coinvolte nell’immunità L’ immunità comprende tutti i meccanismi utilizzati dal corpo come protezione contro agenti esterni estranei all’organismo. Questi agenti possono essere microrganismi od i loro prodotti, cibo, sostanze chimiche, droghe, pollini ed altro.

Proprietà generali della risposta immunitaria (continua): n n Questa immunità può essere: IMMUNITA’ NATURALE (o innata) IMMUNITA’ ACQUISITA (o specifica)

Differenze tra immunità naturale ed acquisita: L’immunità naturale: n è mediata da molecole e cellule preesistenti nell’organismo sin dalla nascita; n non aumenta in presenza del patogeno; n Non è specifica L’immunità acquisita: n è indotta dal patogeno o dalla sostanza estranea. n E’ molto più specializzata n Implementa la protezione mediata dall’immunità innata. n E’ comparsa relativamente tardi, in termini evolutivi. n E’ presente solo nei vertebrati.

Barriere chimico-fisiche dell’ immunità naturale ed acquisita: IMMUNITA’ INNATA n La pelle; n La mucosa vaginale (il cui basso p. H impedisce la crescita batterica); n La mucosa bronchiale (caratterizzata da muco e cellule ciliate); n La mucosa nasale; n La saliva; n Le lacrime (contenenti lisozima). IMMUNITA’ ACQUISITA n Nelle barriere naturali dell’organismo si può avere secrezione di anticorpi, prodotti in seguito all’entrata del patogeno, da cellule del sistema immunitario associato a cute e mucose (GALT, BALT, MALT)

Cellule dell’ immunità naturale o innata: n Fagociti, ossia cellule in grado di inglobare elementi estranei attraverso estroflessioni di membrana.

Cellule dell’ immunità naturale o innata(continua): n n n Polimorfonucleati (PMN) o granulociti sono cellule fagocitiche (short-lived) che contengono granuli (lisosomi) in cui vengono prodotti enzimi idrolitici, radicali perossidi e superossidi (tossici per qualsiasi microrganismo) e anche proteine battericide come la lattoferrina. I PMN giocano il ruolo di protezione maggiore contro le infezioni. La mancata funzionalità dei PMN è accompagnata da infezioni croniche e ricorrenti.

Cellule dell’ immunità naturale o innata (continua): n MACROFAGI: sono monociti fagocitici circolanti (long-lived) e hanno pochi granuli, contengono molti lisosomi e la loro attivazione comporta un incremento della fagocitosi con ingestione dei batteri e inoltre hanno un ruolo importante nella processazione e presentazione dell’antigene

Cellule dell’ immunità naturale o innata: (continua) n I MACROFAGI TISSUTALI: sono presenti nei tessuti linfoidi come la milza e i linfonodi, nel fegato (cellule di Kupffer), nell’intestino (macrofagi alveolari), nel tessuto connettivo e lungo i vasi linfatici e sanguigni. La funzione dei macrofagi nel reticolo endoteliale è quella di intrappolare i microrganismi e distruggerli.

Pinocitosi, fagocitosi, endocitosi 1. Pinocitosi: la sostanza solubile viene internalizzata senza l’ausilio di recettori specifici. 2. Endocitosi: la sostanza solubile che viene internalizzata è legata alla superficie cellulare attraverso un recettore specifico. 3. Fagocitosi: il fenomeno descrive la ingestione di batteri, virus e debris cellulari da parte dei neutrofili o dei macrofagi. Il materiale che viene internalizzato è legato alla superficie della cellula fagocitica mediante recettori specifici. La fagocitosi può anche essere non immunologica (particelle di lattice, per esempio).

Macrofagi e neutrofili: differenze NEUTROFILI • Vivono 3 – 5 giorni • Sono dislocati nel sangue • Svolgono solo la fagocitosi • Rapidi (raggiungono il sito di infezione entro qualche ora) • Contengono molti lisososmi (quindi accentuata attività fagocitica) • Molto numerosi (70% dei leucociti) MACROFAGI • Vivono mesi • Sono dislocati nei tessuti • Svolgono la fagocitosi e presentano l’antigene • Lenti (raggiungono il sito di infezione in 7 – 10 giorni) • Contengono pochi lisosomi (quindi attività fagocitica ridotta) • Poco numerosi • I macrofagi umani esprimono CD 4 e CCR 5 e possono quindi essere infettati dal virus HIV

Cellule mieloidi nell’immunità innata e acquisita: • I macrofagi e i neutrofili sono le cellule fagocitiche per eccellenza, una volta inglobati i patogeni opsonizzati, li distruggono nelle loro vescicole intracellulari dopo averli processati. • Eosinofili, basofili e mast cells sono cellule secretorie che rilasciano il contenuto dei loro granuli dopo aver legato i patogeni opsonizzati.

Natural Killer cells (NK): Queste cellule sono grossi linfociti granulari che rappresentano la terza classe delle cellule linfoidi ed hanno il compito di eliminare le cellule tumorali e infettate da virus. Sono cellule dell’immunità innata.

Cellule dell’ immunità acquisita: n n n LINFOCITI: si distinguono in B e T. Hanno recettori specifici per antigeni particolari e costituiscono i componenti dell’immunità acquisita responsabili della specificità per l’antigene. B cells: Si trasformano in plasmacellule per produrre anticorpi e quindi mediano l’immunità umorale. T cells: Sono responsabili dell’immunità cellulo -mediata.

LINFOCITI: I linfociti sono le cellule più piccole (8 mm a riposo) e inattive. Presentano un nucleo cromatinico condensato indicante una scarsa attività trascrizionale, quasi assenza di citoplasma.

I LINFOCITI: n n Sono le cellule del sistema immunitario. Ogni giorno ne viene prodotto un vasto numero negli organi linfoidi primari o centrali (timo e midollo osseo). Alcune di queste cellule migrano attraverso il circolo sanguigno nei tessuti linfoidi secondari (milza linfonodi e tessuti linfoidi associati alle mucose).

I LINFOCITI (continua): n n n Numero medio di linfociti in un uomo adulto: 2 x 1012 Tutto il tessuto linfoide rappresenta il 2% del peso corporeo I linfociti costituiscono il 20% di tutti i leucociti presenti nella circolazione di un adulto

I LINFOCITI: la morfologia n 1. 2. In un individuo sono presenti i piccoli e i grandi linfociti granulari che esprimono una eterogeneità morfologica Il piccolo linfocita non possiede granuli, ha un nucleo rotondo e un rapporto N: C elevato Il grande linfocita granulare ha un nucleo frastagliato con granuli azzurrofili e un rapporto N: C basso

I LINFOCITI (continua): n n n I linfociti esprimono sulla propria superficie un gran numero di molecole differenti che possono essere utilizzate per distinguere (marcare) le varie sottopopolazioni cellulari I marcatori di superficie sono raggruppati in famiglie, la cui funzione principale è quella di consentire ai linfociti di comunicare con il loro ambiente; hanno un ruolo essenziale nel traffico, nell’adesione e nell’attivazione delle cellule Questi marcatori cellulari (CD) possono essere identificati mediante anticorpi monoclonali

I LINFOCITI T E B: n n I piccoli linfociti rappresentano le cellule responsabili delle risposte immunitarie acquisite ed esprimono sulla propria superficie le molecole di riconoscimento dell’immunità acquisita. Sebbene morfologicamente indistinguibili l’uno dall’altro sono suddivisi in varie classi sulla base delle molecole di riconoscimento e delle funzioni che essi sono programmati a svolgere. La differenza principale è quella esistente tra linfociti B e linfociti T.

I LINFOCITI T E B (continua): n n Le molecole di riconoscimento delle cellule B, esposte sulla loro superficie, sono le immunoglobuline; mentre quelle delle cellule T sono note come recettori delle cellule T (TCR). Le cellule B una volta attivate, si differenziano in plasmacellule e sintetizzano anticorpi. Le cellule T una volta attivate, si differenziano in T effettrici e non secernono il recettore. Vi sono due sottopopolazioni di cellule T: T helper e T citotossiche.

I LINFOCITI T: n 1. 2. 3. Le funzioni attribuite alle varie sottoclassi delle cellule T comprendono: Cooperazione con le cellule B per amplificare la produzione di anticorpi. Responsabili di ciò sono le cellule TH. Queste ultime rilasciano citochine che inducono attraverso segnali di membrana l’attivazione della cellula B. Effetti infiammatori. Dopo l’attivazione queste cellule T H rilasciano linfochine, citochine che inducono la migrazione e l’attivazione dei monociti e macrofagi. Effetti citotossici. Le cellule T del tipo TC diventano citotossiche killer cells quando, dopo il contatto con il loro target, sono capaci di indurre la morte della cellula bersaglio.

Molecole coinvolte nell’immunità naturale e acquisita: IMMUNITA’ NATURALE n Il complemento: un insieme di 20 proteine (proenzimi) che si attivano a cascata per eliminare mediante lisi il patogeno. Il complemento può essere attivato direttamente dal microrganismo conseguente lisi. Può attrarre il fagocita nei pressi del microrganismo e opsonizzare i batteri. IMMUNITA’ ACQUISITA n Anticorpi o Immunoglobuline, glicoproteine circolanti prodotti dalle plasmacellule