Immunologia e Immunopatologia

Immunità cellulo-mediata: LINFOCITI T HELPER

Linfociti T effettori

Linfociti T helper effettori

Caratteristiche distintive delle sottopopolazioni TH

n  Induzione del differenziamento CD4+ naïve Tipo di patogeno ⤇ Risposta immunità innata ⤇ Citochine

n  Indirizzamento definitivo (Commitment) - Fattori di trascrizione attivati ⤇ Geni citochine espressi - Modificazioni epigenetiche ⤇ Accessibiltà loci genetici citochine

n  Amplificazione della popolazione (Polarizzazione) Produzione stabile di citochine specifiche: - Induzione differenziamento verso la stessa sottopopolazione TH

- Inibizione differenziamento verso le altre sottopopolazioni TH

Differenziamento TH1

n  Induzione: - Tipo di patogeno ⤇ Batteri e parassiti intracellulari; Virus

- Risposta innata ⤇ Cellule dendritiche e macrofagi; NK

- Citochine stimolo ⤇ IL-12 e IFN-γ

n  Fattori di trascrizione attivati: - STAT1 (via IFN-γ) ⤇ T-bet

- STAT4 (via IL-12)

n  Citochine specifiche prodotte: IFNγ e TNF

Differenziamento TH1

Ø  Topi knockout: - IL-12 o IL-12 R ⤇ Nessuna risposta TH1

- STAT4 ⤇ Nessuna risposta TH1

Ø  Patologie genetiche umane: I difetti nella trasduzione dell’IL-12 causano deficit verso infezioni da batteri intracellulari: Listeria monocytogenes, Pneumocystis jiroveci, etc.

Funzioni effettrici TH1

n  Attività microbicida dei macrofagi: - Specie reattive dell’ossigeno (ROS)

- Ossido nitrico (NO)

n  Scambio isotipico linfociti B: - Sottoclassi IgG opsonizzanti

n  Stimolo presentazione antigeni: - Aumento molecole MHC sulle APC

Differenziamento TH2

n  Induzione: - Tipo di patogeno ⤇ Elminti

- Risposta innata ⤇ Spesso assente

- Citochine stimolo ⤇ IL-4 (Masociti, Eosinofili o TH2 via autocrina)

n  Fattori di trascrizione attivati: - STAT6 (via IL-4)

- GATA-3 (via TCR)

n  Citochine specifiche prodotte: IL-4, IL-5 e IL-13

Differenziamento TH2

Ø  Topi knockout: - IL-4 ⤇ Forte deficit risposta TH2

- STAT6 ⤇ Forte deficit risposta TH2

- GATA-3 ⤇ Forte deficit risposta TH2

Funzioni effettrici TH2

n  Scambio isotipico linfociti B: - Produzione IgE

n  Attivazione eosinofili: - Proliferazione e differenziamento

n  Attivazione alternativa dei macrofagi: - Riparazione dei tessuti (collagene)

- Formazione nuovi vasi (angiogenesi)

Differenziamento TH17

n  Induzione: - Tipo di patogeno ⤇ Batteri e funghi extracellulari

- Risposta innata ⤇ Cellule dendritiche

- Citochine stimolo ⤇ IL-1, IL-6 e IL-23: stimolo diretto TH17 ⤇ TGF-β: stimolo indiretto (blocco TH1 e TH2)

n  Fattori di trascrizione attivati: - STAT3 (via IL-6)

- RORγt (via TGF-β)

n  Citochine specifiche prodotte: IL-17 e IL-22

Differenziamento TH17

Ø  Patologie genetiche umane Mutazioni nel gene STAT3 causano la Sindrome di Giobbe (iper-IgE): Immunodeficienza con ascessi cutanei dovuti alla mancata risposta dei linfociti TH17.

Funzioni effettrici TH17

n  Reclutamento neutrofili: - Attivazione via citochine infiammatorie - Stimolo fagocitosi

n  Barriere epiteliali: - Stimolo riparazione tissutale - Produzione sostanze antimicrobiche

Meccanismi Effettori TH:Citochine dell’Immunità

Specifica

T helper: regolazione dell’immunità specifica

Attivazione macrofagi

Secrezione Ab, scambio isotipico

DifferenziamentoCTL

Citochine Effettrici

Attività biologiche delle citochine

n  Pleiotropismo = una citochina, diverse funzioni

n  Ridondanza = diverse citochine, una funzione

n  Sinergia = effetto superiore alla somma delle singole citochine

n  Antagonismo = una citochina compete o inibisce l’effetto di un’altra

Interleuchina-2 (IL-2)

n  Fonte cellulare: Linfociti CD4+ attivati

Recettore IL-2 n  Recettore per citochine di tipo I: trasduzione Jak/STAT n  Costituito da 3 polipeptidi:

- Catena α (CD25); legame IL-2 - Catena β (IL-2/IL-15); legame IL-2 + trasduzione - Catena γc (comune: IL-4/IL-7/IL-15); trasduzione

n  Espressione stimolata dopo attivazione T naïve n  Espressione costitutiva nei T regolatori (CD4+ CD25+)

Regolazione del recettore IL-2

n  IL-2R è regolato da:

- Legame Ag - Costimolazione - Legame IL-2

⬇︎ Nuova sintesi IL-2Rα

Aumento sintesi IL-2Rβ

Azione IL-2: linfociti attivati n  Proliferazione T CD4+

- sblocco ciclo cellulare n  Differenziamento Th1 e Th2

- produzione IFN-γ e IL-4 n  Sopravvivenza B e T

- blocco apoptosi (Bcl-2) n  Proliferazione e attivazione NK

- induzione catena α IL-2R - differenziamento

Azione IL-2: T regolatori n  Espressione costitutiva IL-2R = sopravvivenza Treg

n  Topi KO per IL-2 o IL-2Rα o IL-2Rβ: - Linfoadenopatia - Autoimmunità - Assenza linfociti T regolatori

Ø  IL-2 = regolazione immunità antigeni self

Interferone-γ (IFN-γ)

n  Fonte cellulare: Linfociti TH1 Linfociti citotossici Cellule NK

Recettore IFN-γ n  Recettore per citochine di tipo II: trasduzione Jak/STAT

n  Costituito da 2 polipeptidi: - Catena IFN-γR1 - Catena IFN-γR2

Ø  IFN-γ è un’omodimero: ogni subunità lega 1 catena del recettore ed induce la forma attiva (eterodimero R1-R2)

R1 R2

IFN-γ

Azione IFN-γ: Attivazione macrofagi

n  IFN-γ è la principale citochina dell’attivazione mediata dai TH1

n  Azione contro i microrganismi intracellulari (fagocitosi)

n  Stimolo funzioni microbicide: - Sintesi Ossido Nitrico (NO) - Produzione Specie Reattive Ossigeno (ROS)

Azione IFN-γ: Differenziamento TH1 n  Differenziamento T CD4+:

1) Induzione diretta TH1 mediata dal fattore di trascrizione T-bet (trasduzione IFN-γR)

2) Induzione indiretta TH1 mediata dalla produzione IL-12 (fagociti mononucleati)

3) Inibizione diretta sviluppo TH2 mediata dal blocco del fattore di trascrizione GATA-3

n  Scambio isotipico linfociti B:

1) Induzione sottoclassi IgG ⇒ Rivestimento patogeno 2) Induzione sottoclassi IgG ⇒ Fissazione complemento 3) Inibizione IgE e IgG1 ⇒ Competizione con IL-4

Ø  Fagocitosi mediata dai recettori Fcγ e lisi mediata dal

complemento

Azione IFN-γ:Opsonizzazione e Complemento

Azione IFN-γ: Presentazione Antigene

n  Stimolazione APC:

- Aumento MHC I e II - Espressione molecole costimolatorie (famiglia B7) - Produzione proteine processamento antigene (TAP, immunoproteasoma)

Ø Stimolo dell’azione linfociti T verso il microrganismo

intracellulare

Attività biologiche IFN-γ

Attivazione macrofagi: NO e ROS

Attivazione APC: MHC e presentazione Ag

Sviluppo linfociti TH1

Linfociti B: Scambio isotipico

Attivazione del complemento Fagocitosi

Interleuchina-4 (IL-4)

n  Fonte cellulare: Linfociti TH2 Mastociti Basofili

Azione IL-4: Scambio IgE n  IL-4 è la citochina più importante per la produzione di

IgE

n  Induce lo scambio isotipico anche verso IgG4

n  Inibisce lo scambio verso IgG2a e IgG3 (antagonismo con IFN-γ)

n  Topi KO per IL-4: - Abbattimento di IgE basali (<10% del normale) - Niente difese mediate da eosinofili (elminti)

Azione IL-4: Sviluppo TH2 n  IL-4 è la citochina più importante per l’espansione

clonale dopo l’attivazione dei CD4+ naïve n  Antagonismo: inibisce lo sviluppo delle popolazioni

TH1 e TH17

Interleuchina-5 (IL-5)

n  Fonte cellulare: Linfociti TH2

IL-5: attivazione eosinofili n  IL-5 stimola proliferazione e

differenziamento degli eosinofili

n  Importante per l’eliminazione degli elminti (recettore Fc IgE)

n  Topi KO per IL-5: - deficit risposte mediate da eosinofili - suscettibilità infezioni da elminti

Produzione IgG4 ed IgE

Eosinofilo

Elminta

Attivazione degli eosinofili

Degranulazione mastociti

Interleuchina-13 (IL-13)

n  Fonte cellulare: Linfociti TH2 Linfociti NK-T Mastociti Eosinofili

Recettore IL-4 vs IL-13 n  Recettore IL-13:

- Catena IL-4Rα - Catena IL-13Rα1

Ø  Legame ad alta affinità con IL-13 e IL-4 (Ridondanza) Ø  Effetti diversi rispetto IL-4R: manca la catena γc (Trasduzione)

n  Recettore IL-4: - Catena IL-4Rα - Catena γ comune

IL-4 e IL-13: Attività comuni

n  Fenomeni infiammatori allergici: - Scambio di classe IgE - Azione eosinofili

n  Difesa contro parassiti multicellulari (elminti)

IL-4 e IL-13: Attività distinte n  IL-13 ⇒ Induce la produzione di collagene da

fibroblasti e macrofagi (Fibrosi)

n  IL-13 ⇒ Stimola la secrezione di muco dalle cellule mucipare dei bronchi

n  IL-13 ⇒ Induce l’espressione di molecole di adesione e chemochine (infiammazione)

² Coinvolta nella patogenesi dell’asma e della malattia polmonare interstiziale diffusa

Fattore di crescita trasformante-β (TGF-β)

n  Fonte cellulare: Linfociti T Macrofagi

Recettore TGF-β

n  Recettori della famiglia TGF-β: - trasduzione serina/treonina chinasi - fattori di trascrizione Smad

n  Costituito da 4 polipeptidi:

- 2 Catene TGF-βRII (legame e trasduzione) - 2 Catene ALK5 (chinasi per Smad)

Azione TGF-β: Immunosoppressione

n  TGF-β = Famiglia di citochine correlate (β1, β2 e β3)

n  TGF-β agisce bloccando e/o terminando le risposte immunitarie ed infiammatorie: - media l’azione dei linfociti Treg insieme a IL-10 - blocca la proliferazione dei linfociti T effettori - blocca l’attivazione classica dei macrofagi - blocca lo sviluppo TH1 e TH2 - blocca la proliferazione dei linfociti B

Azione TGF-β: Rigenerazione dei tessuti

n  Riparazione al termine delle risposte infiammatorie ed immunitarie

1) Stimolazione macrofagi e fibroblasti: - Sintesi collagene - Enzimi matrice extracellulare

2) Stimolazione macrofagi e fibroblasti:

- Produzione fattori angiogenetici