LE IMMUNODEFICIENZE INTRODUZONE Def Sono condizioni patologiche conducono

LE IMMUNODEFICIENZE

INTRODUZONE Def. Sono condizioni patologiche conducono nei soggetti che ne sono affetti un notevole rischio di contrarre infezioni e di sviluppare malattie autoimmuni o tumori a causa di alterazioni del sistema immunitario. Esse sono causate da alterazioni di uno o più meccanismi del sistema immunitario e possiamo distinguerle in : Primarie o congenite Secondarie o acquisite

DISTINZIONE Immunodeficienze primarie o congenite : • Presentano un substrato ereditario • Si ha la mutazione di uno o più geni • Le alterazioni geniche determinano alterazioni nel funzionamento delle cellule o della linea umorale sia innata che acquisita • Le manifestazioni cliniche si presentano sia alla nascita che nella fase adulta

DISTINZIONE Immunodeficienze secondarie o acquisite: • Si manifestano nella vita postnatale in conseguenza di eventi quali : • Infezioni virali • Tumori (in particolare del sistema emolinfopoietico) • Trattamento con farmaci immunodepressivi • Carenze alimentari gravi • Stress prolungati • invecchiamento

IMMUNODEFICIENZE EREDITARIE DEFICIT DEL SISTEMA DEL COMPLEMENTO DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA DIFETTI DEI FAGOCITI LAD (LEUCOCYTE ADHESION DEFICIENCY) IMMUODEFICIENZE EREDITARIE DEFICITI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA UMORALE DEFICIT PRIIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA DEFICIT DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA CELLULO-MEDIATA SCID (SEVERE COMBINED IMMUNO DEFICIENCY)

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA DEFICIT DEL SISTEMA DEL COMPEMENTO • Sono dovuti a patologie a carico dei geni che codificano per una o più delle proteine che costituiscono il sistema del complemento • Sono ereditate con meccanismo autosomico recessivo

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA DEFICIT DEL SISTEMA DEL COMPEMENTO • Possono essere coinvolti : • sia i singoli elementi che costituiscono la cascata enzimatica ( da C 1 a C 9) • sia le proteine regolatrici dell’attivazione per via classica o alternativa (fattori H ed I ed il C 1 inibitore) • Questi difetti provocano : • Suscettibilità alle infezioni da germi piogeni streptococco • Sviluppo di malattie autoimmuni (Lupus eritematoso) • Sviluppo di vasculiti ( infiammazione e necrosi dei vasi , ischemia tissutale. . etc) • Sviluppo glomerulonefriti

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA DEFICIT DEL SISTEMA DEL COMPEMENTO Il deficit dell’inibitore di C 1 ( C 1 INH) è associato ad una trasmissione autosomica dominante: • Causa edema angionuritico ereditario malattia che comporta : • Crisi dolorose da eritemi • Edema della cute • Edema delle mucose Una altro deficit che interessa il sistema del complemento è quello riguardante la lectina legante il mannosio (MBL) che causa una suscettibilità alle infezioni da batteri Gram-positivi. stafilococco

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti di fagociti • Un esempio tipico è la malattia cronica granulomatosa • E’ una sindrome molto rara a trasmissione ereditaria • Caratterizzata da infezioni batteriche e fungine e formazioni di granulomi in vari organi del corpo

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti di fagociti I fagociti dei pazienti affetti da questa malattia dopo aver fagocitato l’agente patogeno non riescono ad ucciderlo a causa di un difetto nell’esplosione respiratoria che comporta scarsa o mancata formazione di derivati reattivi dell’O 2 Gli enzimi che intervengono in tale processo sono la famiglia di nicotinamide adenina dinucleotide fosfato ridotto (NADPH) ossidasi noti come : O 2 - O 2 • p 22 • p 67 • p 91 • Mieloperossidasi MPO NO Ossido nitrico mieloperossidasi H 2 O 2 ONOO- Perossido di idrogeno Perossido di nitrile HOCL Acido ipocloroso

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti di fagociti I derivati dell’O 2 rappresentano il più potente meccanismo di uccisione microbica definito killing intracellulare che viene attuato dalle cellule fagocitarie Si ha un accumulo di fagociti che portano dentro i microrganismi ancora vivi , determinando cosi la formazione di ascessi multipli e granulomi costituiti da : • Cellule giganti multinucleate • Macrofagi • Linfociti • Plasmacellule • Polimorfonucleati

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti di adesione leucociti L’incapacità da parte dei leucociti di migrare nei siti dove è richiesta l’interazine con altre cellule , determina risposte immunitarie inefficaci. Una forma molto conosciuta è il LAD ( deficit di adesione leucocitaria) Fra le varie molecole interessate abbiamo : Integrine CD 11 e CD 18 che mediano il rapporto di adesione fra leucociti e endotelio vascolare

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti di adesione leucociti La LAD è dovuta ad una mutazione genica nel cromosoma 21 q 22. 3 che porta alla mancanza della catena b 2 (CD 18) Le alterazioni che si osservano riguardano : • Chemiotassi • Adesione • Migrazione leucocitaria • Difetti di attivazione dovuti alla inefficenza di interazione con le cellule portante l’antigene

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Difetti metabolici dei leucociti Un esempio tipico e la sindrome di Chedeiak-Higashi caratterizzata da : • Albinismo oculocutaneo parziale • Infezioni ricorrenti da piogeni • Aumento del tempo di sangunamento • Progressivo deterioramento delle funzioni neurologiche

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ INNATA Sindrome di Chedeiak-Higashi • E’ presente una mutazione nel cromosoma 1 a livello del gene LYST • La mutazione determina una incapacità di fusione dei granuli lisosomiali conseguente alterata degranulazione e con formazione di vacuoli citoplasmatici giganti. • Si osserva nell’ 85% dei pazienti sviluppo d linfomi • L’osservazione dei leucociti mostra la formazione di granulazioni giganti

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Riguardano sia i meccanismi umorali che quelli cellulari ed in taluni casi entrambi Spec. cellulo mediata DEFICIT PRIMARI IMM. SPEC. Spec. umorale SCID

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Deficit dell’immunità specifica umorale Si ha l’incapacità o la ridotta capacità di produrre una o più classi di immunoglobuline , con la conseguente suscettibilità alle infezioni. La sindrome che le rappresenta è la agammaglobulinemia di Bruton che presenta diverse variabili. E’ causata dalla carenza di BTK o Bruton's tyrosine kinase, una tirosinchinasi citoplasmatica che nei linfociti B svolge un ruolo importante nella trasduzione del segnale. In assenza della chinasi si arresta lo sviluppo dei linfociti B e la sintesi di immunoglobuline. La carenza di BTK blocca infatti il riarrangiamento dei geni VDJ per la regione variabile delle immunoglobuline, e di conseguenza, la sintesi delle stesse. La riduzione delle gammaglobuline, che rasenta l'assenza completa, rende i bambini suscettibili alle infezioni batteriche e da enterovirus.

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Deficit dell’immunità specifica cellulo-mediata Si ricorda la sindrome di Di. George o ipoplasia timica congenita • Deriva da un anomalo sviluppo branchiale del terzo e quarto arco branchiale • E’ caratterizzata da 1. aplasia o ipoplasia timica 2. Ipoparatiroidismo 3. Malformazioni cardiache • I pazienti presentano microdelezione del cromosoma 22 q 11. 2 (circa 2 megabasi) • Una piccola parte dei pazienti presenta microdelezioni del cromosoma 10 p 13 -p 14 • I pazienti presentano difetti nei linfociti T e B più o meno gravi

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Deficienze immunitarie ereditarie associate ad altre alterazioni Vanno ricordate due in particolare : Sindrome di Wiskott-Aldrick Ataxia teleangectasica

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Ataxia teleangectasica o detta di Luis- Bar Malattia ereditata con modalità autosomica recessiva caratterizzata da : • coreoatetosi che comincia nell’infanzia (Corea : ovvero movimenti a scatti, molto rapidi; Atetosi : movimenti molto ampi e, nell’esplicarli, lenti ) • atassia cerebellare progressiva (progressiva difficoltà nella deambulazione ed in altri movimenti) • teleangectasia della congiuntiva e della cute (dilatazione delle piccole arterie ) • Disartria (difficoltà nell’articolare a parola) • Anomalie dei linfociti T e B immunodeficienza umorale e cellulare e sensibilità alle radiazionizzanti. I pazienti affetti vanno soggetti ad: • Infezioni senobroncopolmonari ricorrenti • neoplasie linforeticolari e altre neoplasie maligne L’alfafetoproteina serica generalmente risulta elevata.

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA Sindrome di Wiskott-Aldrick La WAS risulta dallemutazioni nel gene che codifica per la proteina WASP (Wiskott-Aldrich Syndrome Protein). Il gene WASP è situato sul cromosoma Xp 11. 22 e codifica per una proteina di 502 aminoacidi. La WAS ha una trasmissione recessiva legata al sesso e pertanto la maggioranza dei pazienti, oltre il 90%, sono maschi che hanno una mutazione del gene WASP. La proteina WASP è una proteina citoplasmatica espressa esclusivamente nelle cellule emopoietiche. La precisa funzione di WASP non è nota, ma è probabile che essa intervenga nella trasmissione del segnale all'interno delle cellule e nella regolazione delle interazioni dell'actina con altre proteine del citoscheletro consentendo il rimodellamento delle cellule ematiche in risposta a stimoli esterni Cromosoma X

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA SCID (severe combined immuno deficinecy) Il percorso differenziativo delle cellule staminali linfoidi in linfociti T e B maturi prevede numerosi fasi maturative. L’alterazione di tale processo determina stati di immunodeficienza dovuti all’assenza dei linfociti B e T maturi.

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA SCID (severe combined immuno deficinecy) Se i precursori linfocitari non vanno incontro all’appropriato riarrangiamento dei geni codificanti per il recettore per l’antigene (TCR) a causa della mutazione del gene delle ricombinasi (RAG) o del gene deputato al riparo della doppia elica di DNA (DSRB) non saranno generate cellule T e B mature. Altri casi di SCID possono riguardare i recettori per le citochine Nella maggior parte della SCID legata al sesso abbiamo un difetto della subunità della catena gamma dei recettori delle interleuchine 2, 4, 7, 9, 15. questo determina una interferenza con il segnale di sopravvivenza dei progenitori T Si possono verificare difetti di espressione di molecole MHC conseguente difficoltà di presentazione ai linfociti T dell’antigene. Mutazioni a carico dell’enzima ZAP-70 (tirosin chinasi) espressa solamente dai linfociti T e dalle cellule natural killer induce una linfopenia T a causa di un blocco maturativo timico e alterazioni nella trasduzione del segnale TCR.

DEFICIT PRIMARI DELL’IMMUNITA’ SPECIFICA SCID (severe combined immuno deficinecy) Sindrome di BARE Causa una immunodeficienza derivata dalla mancata sintesi di molecole MHC di classe II. E’ una forma recessiva di SCID e rappresenta il 5% dei casi. La forma più comune riguarda le MHC di classe II, conseguente alterazione nella presentazione dell’antigene da ciò deriva la mancata selezione dei CD 4+ e la linfopenia T. Il difetto non è a carico del gene per MHC ma per i fattori trascrizionali tra i quali : • C II TA(transattivatore di classe II) • RFX(fattore regolatorio X)

IMMUNODEFICIENZA ACQUISITA

IMMMUNODEFICIENZA ACQUISITA AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) Sono stati identificati 2 agenti eziologici per l’uomo : Retrovirus Hiv-1 Retrovirus Hiv-2

I TRE TIPI DI VIRUS ANIMALE AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) SIV (simian immunodeficinecy Virus) HIV 1/2 FIV ( Human immunodeficiency Virus) ( Feline immunodeficiency Virus) Immunodeficienze acquisite

CLASSIFICAZIONE DEI VIRUS HIV AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) Tipo N A (non M e non O ) B HIV-1 Tipo O (Outlier) C D Tipo M HIV (main) F 1 G 2 HIV-2 G Molto simile al SIV(nelle scimmie) K

IMMMUNODEFICIENZA ACQUISITA AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) I tre tipi di HIV-1 M, N, O si suppone derivano dal passaggio del virus simil. HIV dallo scimpanzè all’uomo verificatasi in quelle regioni dell’Africa equatoriale che sembra il luogo di origine del virus. Tutti i sottotipi del gruppo M sembrano avere origine da un precursore comune esistito probabilmente prima del 1940. Il secondo tipo di HIV-2 è poco meno virulento HIV-2 è strettamente imparentato con SIV (virus dell’immunodeficienza delle scimmie)

VIE DI TRASMISSIONE AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) Il contagio avviene per via : • Sessuale • Per inoculazione del sangue o dei suoi derivati • Per via transplacentare

Diffusione del Virus HIV in Africa

STADIAZIONE AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) STADIO 1( durata variabile ) • Inizia generalmente dopo 2 o 3 mesi dal contagio. Si hanno eruzioni cutanee, febbre e linfonodopatia. Si ha in questa fase una risposta anticorpale contro alcuni componenti del virus che è all’interno dei linfonodi. STADIO 2 ( lungo periodo ) • In questa fase si ha la distruzione dei linfociti T helper CD 4+ ed un aumento della risposta anticorpale contro gli antigeni virali STADIO 3 ( variabile) • Si ha uno sviluppo di linfoadenopatie dislocate in diversi settori STADIO 4 ( variabile ) • I pazienti essendo affetti da immunodeficienza contraggono diversi tipi di infezioni dovute sia a germi patogeni che opportunistici. Si possono avere complicanze come l’azione a livello del sistema nervoso e il sarcoma di Kaposi. ULTIMO STADIO ( la morte ) • I pazienti muoiono per deterioramento di tutto l’organismo.

Manifestazini cliniche dell’AIDS Le principali patologie polmonari -Polmonite da Pneumocystis jiroveci -Tubercolosi Le principali infezioni del tratto gastro-intestinale -Esofagiti -Diarrea cronica Le principali patologie neurologiche -Toxoplasmosi - Leucoencefalite multifocale progressiva -AIDS Dementia Complex

Target del virus AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) • I virus HIV infettano essenzialmente ma non esclusivamente i linfociti T helper (CD 4) ed i monociti/macrofagi. • Per penetrare nelle cellule essi utilizzano principalmente una molecola di superficie , la gp 120, che viene riconosciuta da un recettore , che è la molecola CD 4 , espressa dai linfociti T helper ed anche dai macrofagi. • CD 4 è sicuramente il più importante e diffuso recettore cellulare per il virus ma non l’unico. • Il virus può agganciarsi alle cellule e penetrare in esse attraverso recettori per le chemochine.

Struttura del virus AIDS ( Acquired Immuno. Deficiency Syndrome ) Appartiene al genus virale dei Lentivirus, della famiglia Retroviriadae Ha una struttura sferica ed è formato da un capside circondato da un envelope che deriva dall’insieme della membrana cellulare della cellula ospite e della propria membrana. Il capside è a forma di proiettile ed è formato dalla proteina virale più abbondante la proteina p 24 gag

Struttura del virus • Sono presenti due molecole di RNA uguali a costituire il genoma virale • Associate alle molecole di RNA si trovano 2 proteine p 7 e la p 9 • Sono presenti integrasi, proteasi, trasriptasi inversa • La superficie del virus è incastonata con delle proteine dell’envelope (env) che comprendono gp 120 e la gp 41 • Il complesso gp 120 -gp 41 costituiscono l’elemento chiave di riconoscimento per il riconoscimento della cellula bersaglio. • Sulla superficie di ogni virione esistono 72 trimeri di gp 120 -gp 41 i quali presentano un alto grado di glicosilazione che determina incapacitàdel sistema umorale anticorpomediato al riconoscimento del virus.

CICLO REPLICATIVO Simile a quello di tutti i retrovirus 1. I virioni si legano allo superficie della cellula 2. Fusione membrana cellula-virus 3. Ingresso del capside virale all’interno della cellula ospite 4. Retrotrascrizione del genoma virale da RNA in DNA ed integrazione del DNA virale di nuova sintesi nel DNA della cellula ospite 5. Sintesi delle proteine del virus attraverso l’utilizzo dei fattori cellulari della cellula ospite 6. Assemblaggio di RNA e proteine nei virioni di nuova sintesi 7. Fuoriuscita virioni dalla cellula attraverso un processo di gemmazione.

Genoma virale L’HIV contiene i 3 geni per le proteine strutturali presenti in tutti i retrovirus: gag Geni strutturali pol env Questi geni codificano le proteine virali e permettono il ciclo replicativo del virus

I geni costitutivi Tat Trans attivatric e REV Sequenz e LTR Regolatr ice virale Proteine costituti ve Vif Fattore infettivit à virale Nef Fattore negativo di regolazi one Vpu Vpr Proteina virale U Proteina virioni R

Genoma virale Tat (proteina trans-attivarice) • È fondamentale per la trascrizione di tutti i geni dell’HIV. Riconosce una sequenza specifica all’interno delle frame delle LTR chiamata TAR. Il genoma virale è compreso fra due LTR Rev ( proteina regolatrice ) • È fondamentale permettere il trasporto dei trascritti dell’HIV dal nucleo al citoplasma della cellula infettata.

Genoma virale Nef ( negative factor ) • La sua trascrizione non è indispensabile permettere la replicazione. Interviene nella patogenesi e nella diminuita espressione delle molecole CD 4. La gp 120 si lega alle molecole CD 4 quindi interferirebbe con le funzioni del virus ecco perche si rende necessario la diminuzione delle molecole di CD 4 Meccanismo di azione Nef 1. Legame di CD 4 con gp 120 neosintetizzata 2. Degradazione CD 4 da parte della proteina virale Vpu 3. Endocitosi del CD 4 mediata da Nef

Genoma virale Vpr (proteina virionica R ) • È coninvolta in due processi fondamentali : • 1 ) il trasporto nel nucleo del complesso virale reintegrato • 2 ) l’arresto del ciclo cellulare Vpu ( proteina virionica U ) • • È una proteina di membrana. Sono riconosciute due funzioni inportanti : 1) Degradazione delle molecole CD 4 2) Facilitazione del rilascio dei virioni dalla cellula infettata. Vif (fattore di infettività virale ) • Sembra abbia un effetto nell’assemblaggio del virus HIV • È incorporata nel core virale

ALTERAZIONE DELLA RISPOSTA IMMUNA ALL’INFEZIONE DA HIV La progressione dell’infezione ad AIDS è associata a una serie di complessi difeftti della risposta immunitaria che coinvolge tutte le componenti del sistema immune. Il preciso meccanismo di questi difetti è a tutt’oggi non chiaro. • Vi è una drastica diminuzione della risposta cellulo-mediata con suscettibilità ad infezioni di vario genere • Si ha perdita della risposta anticorpale specifica • Si ha immunità innata deficitaria • I monociti/macrofagi possono essere infettati da HIV 1 • La struttura dei linfonodi è alterata con sostituzione di tessuto fibroso • Perdita dell’espressione delle cellule sia linfoidi che APC

Linfociti T CD 4+ Si osserva tanto l scomparsa delle cellule vergini CD 45 RA+ quanto delle cellule della memoria CD 45 RO+. Esistono diverse teorie che cercano di spiegare la distruzione dei linfociti CD 4+, ma nessuna è ancora stata esaustiva. • I linfociti T CD 4+ possono morire per necrosi attraverso il diretto contatto con nil virus • Un altro fenomeno di morte è quello per apoptosi si pensa attraverso il legame delle gp 120 con le CD 4 • Un altro fenomeno è la clearance delle cellule infettate da parte del sistema immune tramite azione dei linfociti citotossici e i fenomeni di ADCC( Citotossicità cellulare dipendente da anticorpi ) • La produzione ed il rilascio della gp 120 in forma solubila dai virioni o dalle cellule infettate potrebbe essere un eccanismo di deplezione dei linfociti T • Riduzione dei linfociti T al livello timico attraverso meccanismi di selezione clonale dovute ad interferenze ad opera della gp 120

I due volti dell’AIDS Prof. Peter H. Duesberg direttore del laboratorio di Biologia Molecolare dell'Università di Berkeley in California Robert C. Gallo 1984 “Science” directore dell’istituto di Virologia Umana, all’università del Maryland a Baltimora “La cosa più importante nella scienza è non smettere mai d'interrogarsi. ” Albert Einstein