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MATURAZIONE DEI LINFOCITI

Immunologia e Immunologia Diagnostica

Il percorso di maturazione dei linfociti

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Sviluppo della specicifità immunologica

•  I linfociti B e T avviano le risposte immunitarie dopo il riconoscimento specifico dell’antigene.

•  I linfociti B e T riconoscono l’antigene attraverso il proprio recettore di membrana:

- Recettore dei linfociti B BCR - Recettore dei linfociti T TCR

•  Repertorio linfocitario = Insieme di tutti i recettori per l’antigene espressi da un individuo = Numero di antigeni riconoscibili da un individuo.


Le molecole che legano l’antigene

•  Linfociti B BCR (Ig di membrana) •  Linfociti T TCR •  Altre cellule MHC I e II


Recettori dei linfociti B e T

Recettori T: proprietà generali

•  Recettore dei linfociti T = TCR

•  Proteine di membrana espresse da tutte le classi di linfociti T.

•  Molecole specializzate per riconoscere un peptide antigenico.

•  Il riconoscimento dell’antigene avviene esclusivamente se caricato su molecole MHC.

•  Il TCR ha bisogno di riconoscere contemporaneamente antigene e MHC.


Struttura del TCR •  Tutti i TCR hanno la stessa struttura molecolare, ma grande

variabilità nella regione che lega l’antigene.

•  Struttura simmetrica: - 1 catena polipeptidica α - 1 catena polipeptidica β


Struttura del TCR

•  Le catene α e β sono costituite da 2 domini proteici ripetuti: il dominio immunoglobulinico (Ig).

•  Le catene α e β sono caratterizzate da:

- 1 regione variabile (legame antigene) - 1 regione costante - 1 regione transmembrana


Caratteristiche delle regioni variabili

•  La variabilità nelle sequenze aminoacidiche dei TCR si concentra nelle regioni ipervariabili e determina la specificità dei singoli recettori.

•  Regioni ipervariabili (∼10 aa): - 3 segmenti della regione Vα - 3 segmenti della regione Vβ

•  Regioni ipervariabili = Regioni che determinano la complementarità (CDR): - CDR1, CDR2 e CDR3 (catena α) - CDR1, CDR2 e CDR3 (catena β)


Il sito di legame per l’antigene •  È formato dalla disposizione tridimensionale delle regioni

variabili della catena α e della catena β.

•  Ogni molecola TCR possiede 1 sito di legame che riconosce il complesso peptide-MHC.


Recettori B e T: Omologie

•  Funzioni: riconoscimento dello stimolo (antigene) e attivazione della risposta cellulare (trasduzione).

•  Distribuzione clonale: 1 clone = 1 recettore = 1 antigene

•  Sito di legame per l’antigene : Regioni Variabili (CDR) - BCR regioni V delle catene H e L - TCR regioni V delle catene α e β


Recettori B e T: Differenze (1) •  Antigene Bersaglio BCR: -  Macromolecole in forma nativa (proteine, lipidi, carboidrati, DNA, RNA) -  Macromolecole in forma lineare (peptidi e parti di macromolecole) -  Piccole molecole chimiche

•  Antigene Bersaglio TCR: - Piccoli peptidi

•  Riconoscimento Antigene: -  BCR Diretto -  TCR Mediato da MHC (CD4/CD8)


Recettori B e T: Differenze (1)


Recettori B e T: Differenze (2) •  Forme alternative: - BCR Membrana (segnali cellulari) e Solubile (funzione umorale) -  TCR Solo Membrana (segnali cellulari) •  Associazione con altre proteine cellulari: -  Complesso del BCR = BCR + Igα + Igβ -  Complesso del TCR = TCR + CD3 + catene ζ (zeta)


Recettori B e T: La Trasduzione del Segnale

Trasduzione del segnale = Risposte biochimiche intracellulari in seguito ad eventi extracellulari.

Sequenza di eventi: 1.  Segnale all’esterno della cellula (antigene, ligando, etc.). 2.  Riconoscimento del segnale sulla superficie cellulare (recettore). 3.  Fase di membrana: aggregazione dei recettori oppure cambio di

conformazione. 4.  Fase citosolica: attivazione di una cascata enzimatica (chinasi,

fosfatasi, proteasi, etc.). 5.  Fase nucleare: attivazione di fattori trascrizionali (espressione di

geni bersaglio).



Recettori B e T: Risposte Cellulari •  Linfociti immaturi:

-  Proliferazione (controllo pre-recettore) -  Sopravvivenza (selezione positiva) -  Apoptosi (selezione negativa)

•  Linfociti maturi naïve: -  Proliferazione (selezione clonale) -  Sopravvivenza (risposta primaria) -  Differenziamento (fase effettrice)

•  Linfociti maturi di memoria: -  Proliferazione (risposta secondaria) - Differenziamento (fase effettrice)


Maturazione dei linfociti B e T

Il processo di maturazione linfocitaria

Maturazione dei linfociti = Diversificazione della specificità

Lo sviluppo del repertorio linfocitario prevede 3 processi: -  Proliferazione dei linfociti immaturi -  Espressione dei geni per il recettore dell’antigene -  Selezione dei linfociti con recettore utile

Linfociti maturi

Linfociti immaturi con recettore completo

Linfociti immaturi con pre-recettore



Fase 1: Proliferazione

•  I linfociti immaturi proliferano intensamente in due stadi del processo di maturazione: - Prima di esprimere il pre-recettore (stadio pre-B/T) -  Prima di esprimere il recettore completo (stadio immaturo)

•  La produzione del recettore in ogni singolo linfocita è un evento genetico casuale alta probabilità di insuccesso.

•  La grande proliferazione permette di ottenere un adeguato numero di “candidati” da selezionare in base al singolo recettore.


Fase 2: Diversificazione La diversità dei recettori per l’antigene si genera

attraverso la ricombinazione genetica.

•  I geni che codificano per le catene del recettore contengono molti segmenti per le regioni variabili e pochi segmenti costanti: -  Segmenti V (30-100) -  Segmenti D (0-30) -  Segmenti J (4-60) -  Segmenti C

•  Durante la maturazione di ogni singolo linfocita avviene la ricombinazione casuale dei segmenti che crea il gene finale codificante il recettore.


Fase 3: Selezione

•  I linfociti immaturi vengono selezionati in base al proprio recettore:

  Assenza del pre-recettore = Apoptosi   Assenza del recettore completo = Apoptosi   Forte legame antigeni self = Selezione negativa = Apoptosi   Mancato legame MHC = Apoptosi (Mancata selezione positiva)

  Debole riconoscimento antigeni self = Selezione positiva = Maturazione


Maturazione cellule B •  La maturazione B passa attraverso 4 tipi di linfociti: -  Cellule Pro-B -  Cellule Pre-B (espressione pre-BCR) -  Cellule B immature (espressione BCR completo IgM) -  Cellule B mature (espressione BCR completo IgM+IgD)

•  Le fasi di maturazione B si svolgono: -  Embrione Nel fegato fetale -  Dopo la nascita Nel midollo osseo (da Pro-B a immature) e nella milza (da immature a mature)


Maturazione B: Ricombinazione dei geni BCR

La diversificazione del repertorio dei recettori deriva dalla somma di 2 meccanismi genetici: 1.  Ricombinazione dei segmenti V (D) J 2.  Diversità delle giunzioni create tra i segmenti ricombinati

Numeri: Catena H Ig 100 segmenti V, 23 segmenti D, 6 segmenti J. Catena L Ig 35 segmenti V, 5 segmenti J.

Risultato potenziale: ∼ 1011 recettori diversi Risultato reale: ∼ 107 recettori diversi



Maturazione B: Selezione positiva e negativa

Punti di controllo finale: riconoscimento antigeni self.

•  Legame assente o debole sopravvivenza e maturazione •  Legame forte: 1.  Cambio di specificità recettore Sostituzione catena L Ig 2.  Apoptosi


Maturazione cellule T •  La maturazione T passa attraverso 4 tipi di linfociti (timociti): -  Cellule Pro-T (CD4- CD8-) -  Cellule Pre-T (espressione pre-TCR) -  Cellule T immature (espressione TCR; CD4+ CD8+) -  Cellule T mature (CD4+ oppure CD8+)

•  Le fasi di maturazione T si svolgono nel timo.   Dopo la nascita il timo regredisce con l’età e diventa quasi assente dopo la pubertà.


Maturazione T: Ricombinazione dei geni TCR

La diversificazione del repertorio dei recettori deriva dalla somma di 2 meccanismi genetici: 1.  Ricombinazione dei segmenti V (D) J 2.  Diversità delle giunzioni create tra i segmenti ricombinati

Numeri: Catena α 54 segmenti V, 61 segmenti J. Catena β 67 segmenti V, 2 segmenti D, 4 segmenti J.

Risultato potenziale: ∼ 1016 recettori diversi Risultato reale: ∼ 107 recettori diversi


Maturazione T: Selezione positiva e negativa

Doppio controllo finale: riconoscimento MHC-antigeni self.

1. Selezione T immaturi doppi positivi (CD4+ CD8+): - Nessun riconoscimento MHC-antigene self Apoptosi -  Forte riconoscimento MHC-antigene self Apoptosi - Debole riconoscimento MHC-antigene self Sopravvivenza

2. Selezione T immaturi singoli positivi (CD4+ o CD8+): - Forte riconoscimento MHC-antigene self Apoptosi - Debole riconoscimento MHC-antigene self Sopravvivenza


Al termine della selezione timica i linfociti T maturi andranno in circolo:

Linfociti T CD4+ Attivazione via MHCII Linfociti T helper

Linfociti T CD8+ Attivazione via MHCI Linfociti T citotossici Immunologia e Immunologia Diagnostica

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