Uomo ambiente e immunità collettiva_come leggere l'epidemiologia
Immunità cellulo-mediata: LINFOCITI T HELPER
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Immunologia e Immunopatologia
Immunità cellulo-mediata: LINFOCITI T HELPER
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Linfociti T effettori
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Linfociti T helper effettori
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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
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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
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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.
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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
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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
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Differenziamento TH2
Ø Topi knockout: - IL-4 ⤇ Forte deficit risposta TH2
- STAT6 ⤇ Forte deficit risposta TH2
- GATA-3 ⤇ Forte deficit risposta TH2
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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)
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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
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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.
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Funzioni effettrici TH17
n Reclutamento neutrofili: - Attivazione via citochine infiammatorie - Stimolo fagocitosi
n Barriere epiteliali: - Stimolo riparazione tissutale - Produzione sostanze antimicrobiche
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Meccanismi Effettori TH:Citochine dell’Immunità
Specifica
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T helper: regolazione dell’immunità specifica
Attivazione macrofagi
Secrezione Ab, scambio isotipico
DifferenziamentoCTL
Citochine Effettrici
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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
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Interleuchina-2 (IL-2)
n Fonte cellulare: Linfociti CD4+ attivati
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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+)
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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
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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
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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
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Interferone-γ (IFN-γ)
n Fonte cellulare: Linfociti TH1 Linfociti citotossici Cellule NK
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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Interleuchina-4 (IL-4)
n Fonte cellulare: Linfociti TH2 Mastociti Basofili
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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)
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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
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Interleuchina-5 (IL-5)
n Fonte cellulare: Linfociti TH2
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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
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Interleuchina-13 (IL-13)
n Fonte cellulare: Linfociti TH2 Linfociti NK-T Mastociti Eosinofili
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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
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IL-4 e IL-13: Attività comuni
n Fenomeni infiammatori allergici: - Scambio di classe IgE - Azione eosinofili
n Difesa contro parassiti multicellulari (elminti)
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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
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Fattore di crescita trasformante-β (TGF-β)
n Fonte cellulare: Linfociti T Macrofagi
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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)
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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
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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