NOZIONI DI IMMUNOLOGIA NECESSARIE PER COMPRENDERE L’ IMMUNOTOSSICOLOGIA
-l’immunologia è la scienza che studia la self/not self discrimination
-cellule e organi sistema immunitario
-storia naturale di un processo infiammatorio
-distinzione tra immunità innata ed acquisita
-la memoria immunitaria è spiegata in base alla teoria della selezione clonale
-proprietà effettrici delle varie classi immunoglobuliniche
-immunità acquisita cellulo-mediate, topi privi di timo ed importanza dei linfociti T (linfociti T
citotossici, linfociti T helper)
-linfocita T helper e network delle citochine
-strutture antigeniche riconosciute dai linfociti T (MHC + peptide)
-il priming dei linfociti T e B avviene negli organi linfoidi secondari ( linfonodi, milza, tessuto
linfoide associate alle mucose etc)
LA MEMORIA IMMUNOLOGICA
la memoria immunitaria è spiegata in base alla teoria della selezione clonale
midollo
periferia: sangue/linfonodi
plasmacellula
B memoria
lo schema precedente è ridisegnato più
completo. i linfociti B, prima di uscire
dal midollo, incontrano gli antigeni self,
e in conseguenza a questo incontro
vengono “eliminati”. TOLLERANZA
VERSO IL SELF Nota che alcuni linfociti
B specicifi per il self sopravvivono alla
selezione e vanno in periferia, essi sono
potenzialmente autoreattivi….
le IgE mediano il rilascio di ISTAMINA da parte dei mastociti
immunità acquisita cellulo-mediate, topi privi di timo ed importanza
dei linfociti T (concetto di help e ruolo delle citochine)
Il termine umorale o cellulo-mediato
deriva da un test sperimentale
a) Lo stato immune acquisito è umorale
nella misura in cui può essere
trasferito con il siero
b) Lo stato immune acquisito è cellulomediato nella misura in cui può
essere trasferito da un animale
immunizzato a uno naïve infondendo
in quest’ultimo linfociti dell’animale
già immunizzato
esistono due tipologie di linfocita T
a)il linfocita T citotossico, che esprime in membrana il CD8,
che riconosce e uccide cellule malate/infettate
b)Il linfocita T helper, che esprime in membrana il CD4,
anche esso specifico per l’antigene. Il linfocita T CD4 helper è
presente in numerose sottopopolazioni distinte ed esercita
una funzione di controllo su tutte le risposte immunitarie
Il T helper è al centro della immunoregolazione e quindi è
particolarmente importante in immunotossicologia perché è
probabilmente il bersaglio principale della disregolazione
introdotta dai xenobiotici
IgM
IgG
IgA
IgE
low affinity
high affinity
high affinity
high affinity
IgM
IgG
IgA
IgE
low affinity
high affinity
high affinity
high affinity
topo wild type
immunocompentente
topo nudo, privo di timo,
immunodepresso
risposte T- dipendenti
B
Th
risposte T- indipendenti
B
citochine
plasmacellula
plasmacellula
switch isotipico
SI
maturazione affinità
SI
IgM
IgG, IgA, IgE..
switch isotipico
NO
maturazione affinità
NO
IgM
linfociti T maturi naïve
(sangue periferico)
incontro tra linfociti T
naïve e antigen presenting
cell APC nel linfonodo
migrazione dei linfociti
primed, effettori nei tessuti
infiammati
linfociti T
effettori
linfociti T
memoria
la dinamica della selezione clonale si applica
anche ai linfociti T
linfociti T naïve >> 107
I linfociti T vanno incontro a un processo di educazione simile a
quello visto per i B, anzi più “severo”.
I linfociti T hanno origine nel midollo osseo poi migrano nel TIMO e
qui l’incontro con l’antigene self comporta l’eliminazione del linfocita. Meno del 10% dei linfociti T provenienti dal midollo supera
la selezione timica e va in periferia, tra questi ci sono anche dei
linfociti T autoreattivi che non sono stati eliminati nel timo
linfociti B
origine
midollo osseo
educazione al self
midollo osseo
linfociti T
midollo osseo
timo
Importante, il fatto che alcuni linfociti T e B autoreattivi vanno in
periferia implica che oltre alla tolleranza centrale esiste anche una
tolleranza periferica
linfociti T immaturi
(timo)
linfociti T maturi naïve
(sangue periferico)
incontro tra linfociti T
naïve e antigen presenting
cell APC nel linfonodo
lo schema precedente è ridisegnato più
completo. i linfociti T che nel TIMO
incontrano gli antigeni self, in
conseguenza a questo incontro,
vengono “eliminati”. TOLLERANZA
VERSO IL SELF
>90% linfociti T non
passano selezione
linfociti T naïve >> 107
Nota che alcuni linfociti B specifi per il self
sopravvivono alla selezione e vanno in
periferia, essi sono potenzialmente
autoreattivi ….
[ linfociti T antigene-specifici ]
il priming delle risposta immunitarie T e B
vaso ematico afferente
vaso linfatico afferente
LINFONODO
vaso ematico efferente
i linfonodi drenanti un
sito di flogosi possono
ingrossarsi (vi è anche
iper-proliferazione dei
linfociti
vaso linfatico efferente
Nell’infezione da HIV è evidente il ruolo guida su tutta l’immunità acquisita esercitato dai T-CD4 helper
i linfociti T helper sono al centro dei circuiti
IMMUNOREGOLATORI
Come già detto la risposta immunitaria può essere suddivisa in due
fasi
a) la fase di riconoscimento in cui l’antigene seleziona il linfocita T o B specifico, avviene negli organi linfoidi secondari, linfonodi, milza,
tessuto linfoide associato alle mucose….
b) la fase operativa o effettrice, in cui vengono adottate “armi” diverse a secondo della circostanza. Per esempio per contenere una
infezione virale sono necessari i linfociti T citotossici che invece
sono inutili in caso di infezione da batteri extracellulari…..
La medesima specificità immunoglobulinica - per esempio anti-HIVpuò essere utilizzata nella biosintesi di Ig di classe diversa, dotate
quindi di proprietà effettrici distinte.
Ciò che direziona, indirizza le risposte immunitarie è la tipologia di
linfocita T helper che, attraverso la secrezione di citochine, indirizza
di volta in volta la risposta immunitaria.
fase di
priming
esistono varie tipologie di linfocita T helper
che esercitano ruoli immunoregolatori
diversi a secondo del tipo di citochina che
secernono
DC
Th
fase
effettrice
qui è indicato il ruolo helper sui linfociti B
che determina la classe immunoglobulinica
prodotta di volta in volta durante una
risposta immunitaria
Th
plasmacellula
citochine
B
TH2
TH1
TH17
i linfociti T helper non funzionano solo nell’indirizzare lo switch immunoglobulinico
la Th CD4 è helper per almeno tre cellule
-il linfocita B
-il macrofago
-il linfocita T citotossico CD8 (CTL)
Nel senso che coadiuva o modula la funzione di queste tre cellule.
L’azione di help consiste in segnali solubili, secrezione di citochine, ma anche da segnali di membrana che quindi implicano il contatto
fisico tra le cellule. TH1 e TH2 hanno effetti in parte diversi, spesso
anche opposti, sulle tre cellule.
yin yang della risposta immunitaria, cross-regolazione tra TH1 e TH2
il paradigma TH1 TH2 è un tentativo, solo in parte riuscito, di inquadrare i
fenomeni immunologici (risposte fisiologiche ai patogeni o stati immunopatologici)
in un quadro di immunoregolazione coerente
IMPORTANTE ci sono dei contesti immunologici in cui il paradigma TH1/TH2
funziona molto bene, quindi conviene riferirsi solo a queste situzione
Un altro concetto importante che emerge dallo studio della polarizzazione
TH1/TH2 è quello di RISPOSTA PROTETTIVA
Quando la risposta immunitaria contro un patogeno è defettiva non
necessariamente la causa è uno stato di anergia immunologica anzinella maggior
parte dei casi c’è una risposta ma ha un profilo immunoregolativo tale da essere
diretto verso l’uso di effettori immunologici “errati” cioè inefficacy ad affrontare
quella tipologia di patogeno
La tubercolosi è il modello più studiato di immunità protettiva di tipo TH1
lo stato di polarizzazione TH1 o TH2 spesso è una
proprietà riferibile specificatamente ad un dato
antigene o patogeno ma in alcuni casi può essere
uno stato generale dell’organismo
TH1
TH1/TH2
TH1
TH2
Molto recentemente è stato scoperto un nuovo subset di linfociti TH, secerne IL-17 e si chiama
TH17. questo è stato un importante scoop perché la percezione era che dovevano esistere altri
subset specializzati di TH, TH1 e TH2 non riuscivano a spiegare la complessità delle risposte
anti-microbiche. Questa tabella è l’ attuale stato dell’arte
risposte acquisite che si
inquadrano compiutamente
nel paradigma TH1 TH2
TH17
risposte acquisite che sono
difficilmente inquadrabili
in un semplice paradigma TH1
TH2
TH1
batteri e protozoi intracellulari
(vivono spesso ma non sempre
nel macrofago). La maggior
parte dei virus
alcuni virus sebbene intracellulari sono
efficacemente contenuti da
risposte miste TH1 TH2………
TH2
gli extracellulari multicellulari
la risposta diretta contro batteri
extracellulari non si inquadra
facilmente in un profilo TH2
TH17
TH17 sono ritenute dirigere
una risposta proteggente
contro i batteri extracellulari
in particolare gli elminti
TH1 TH2 E TH17 IN IMMUNOPATOLOGIA
TH1
autoimmunità organo-specifica ( molte
eccezioni, spesso le osservazioni, gli
esperimenti contraddicono
le aspettative) l’immunità protettiva contro i tumori
TH2
allergie, asma, autoimmunità sistemica.
Si ritiene che una risposta anti-tumorale
polarizzata TH2 favorisca la neoplasia.
Molte di queste affermazioni non sono
generalizzabili, si verificano eccezioni
TH17
le risposte TH17 sembrano colmare un
vuoto di comprensione per numerose
patologie sostenute da autoimmunità
Questo grafico dimostra l’esito di un trial clinico di “ridirezionamento” di una risposta allergica mediata da IgE verso IgG. Si somministra al paziente l’allergene (chimicamente modificato altrimenti sarebbe pericolosissimo, potrebbe causare
shock anafilattico). Questa procedura si chiama “vaccinazione” anche se il senso è diverso dalla classica vaccinazione contro i patogeni ed è un tentativo di cura non
dei sintomi (come con gli antiistaminici) ma della patologia. L’allergene modificato
in TOSSOIDE viene somministrato in modo da riprogrammare la risposta da TH2
a TH1, la IgG anti-allergene compete con la IgE
un ulteriore elemento nei circuiti immunoregolatori:
le cellule T regolatorie
il fenomeno della tolleranza orale viene spiegato dalle T-regolatorie
TH1 TH2 in immunopatologia
Treg
sistema immunitario
in omeostasi
TH1
TH2
TH2
TH1
TH1
autoimmunità organo-specifica
TH2
allergie IgE mediate
autoimmunità sistemica
timo
periferia
nTreg
TGFγ
Foxp3/stat5
nTreg
Th1
T-bet/stat4
IFNγ
IL12/IFNɣ
GATA3/stat5
Th2
effTh
IL4
IL4
Th0
TGFβ+IL6/IL23
RORɣ/stat3
Th17
IL17
TGFβ
iTreg
Foxp3/stat5
TGFγ, IL-10
iTreg
la visione attuale, esistono diversi subset di T helper. I meglio caratterizzati sono i
TH1 TH2 TH17 e i T regolatori