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, tessutolinfoide associate alle mucose etc)

LA MEMORIA IMMUNOLOGICA

la memoria immunitaria è spiegata in base alla teoria della selezione clonale

midollo periferia: sangue/linfonodi

B memoria

plasmacellula

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 importanzadei linfociti T (concetto di help e ruolo delle citochine)

Il termine umorale o cellulo-mediatoderiva da un test sperimentalea) Lo stato immune acquisito è umorale

nella misura in cui può esseretrasferito con il siero

b) Lo stato immune acquisito è cellulo-mediato nella misura in cui puòessere trasferito da un animaleimmunizzato a uno naïve infondendoin quest’ultimo linfociti dell’animalegià 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 disregolazioneintrodotta dai xenobiotici

topo wild type immunocompentente

topo nudo, privo di timo, immunodepresso

IgM low affinityIgG high affinityIgA high affinityIgE high affinity

IgM low affinityIgG high affinityIgA high affinityIgE high affinity

B Th

citochine

plasmacellula

switch isotipico SI IgM IgG, IgA, IgE..

maturazione affinità SI

risposte T- dipendenti risposte T- indipendenti

B

plasmacellula

switch isotipico NO IgM

maturazione affinità NO

linfociti T maturi naïve (sangue periferico)

incontro tra linfociti T naïve e antigen presenting cell APC nel linfonodo

migrazione dei linfocitiprimed, effettori nei tessutiinfiammati

linfociti T effettori

linfociti T memoria

linfociti T naïve >> 107

la dinamica della selezione clonale si applicaanche ai linfociti T

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

origine educazione al selflinfociti B midollo osseo 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 maturi naïve (sangue periferico)

linfociti T naïve >> 107

linfociti T immaturi(timo)

>90% linfociti T non passano selezione

incontro tra linfociti T naïve e antigen presenting cell APC nel linfonodo

lo schema precedente è ridisegnato più completo. i linfociti T che nel TIMOincontrano gli antigeni self, in conseguenza a questo incontro, vengono  “eliminati”.  TOLLERANZA VERSO IL SELFNota che alcuni linfociti B specifi per il self sopravvivono alla selezione e vanno in periferia, essi sono potenzialmente autoreattivi  ….

[ lin

foci

ti T

antig

ene-

spec

ifici

]

vaso linfatico efferente

vaso linfatico afferente

vaso ematico afferente

vaso ematico efferente

LINFONODOi linfonodi drenanti un sito di flogosi possono ingrossarsi (vi è anche iper-proliferazione dei linfociti

il priming delle risposta immunitarie T e B

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-HIV-può 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.

DC

Th

B

plasmacellula

citochine

Th

esistono varie tipologie di linfocita T helper che esercitano ruoli immunoregolatori diversi a secondo del tipo di citochina che secernono

qui è indicato il ruolo helper sui linfociti B che determina la classe immunoglobulinicaprodotta di volta in volta durante una risposta immunitaria

fase di priming

fase effettrice

TH2

TH1

TH17

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.

i  linfociti  T  helper  non  funzionano  solo  nell’indirizzare  lo switch immunoglobulinico

yin yang della risposta immunitaria, cross-regolazione tra TH1 e TH2

il paradigma TH1 TH2 è un tentativo, solo in parte riuscito, di inquadrare ifenomeni 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 polarizzazioneTH1/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 maggiorparte dei casi c’è una risposta ma ha un profilo immunoregolativo tale da esserediretto verso l’uso di effettori immunologici “errati”  cioè inefficacy ad affrontarequella tipologia di patogeno

La tubercolosi è il modello più studiato di immunità protettiva di tipo TH1

TH1

TH1

TH1/TH2

TH2

lo stato di polarizzazione TH1 o TH2 spesso è unaproprietà riferibile specificatamente ad un datoantigene o patogeno ma in alcuni casi può essereuno stato generale dell’organismo

risposte acquisite che si inquadrano compiutamentenel 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 semprenel macrofago). La maggior parte dei virus

alcuni virus sebbene intracellulari sono efficacemente contenuti darisposte  miste  TH1  TH2………

TH2 gli extracellulari multicellulariin particolare gli elminti

la risposta diretta contro batteri extracellulari non si inquadra facilmente in un profilo TH2

TH17 TH17 sono ritenute dirigereuna risposta proteggentecontro i batteri extracellulari

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

TH1 autoimmunità organo-specifica ( molte eccezioni, spesso le osservazioni, gli esperimenti contraddiconole  aspettative)  l’immunità  protettiva  contro i tumori

TH2 allergie, asma, autoimmunità sistemica. Si ritiene che una risposta anti-tumoralepolarizzata 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

TH1 TH2 E TH17 IN IMMUNOPATOLOGIA

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

TH1 TH2

Treg

TH1

TH2TH1

TH2

autoimmunità organo-specifica allergie IgE mediateautoimmunità sistemica

sistema immunitario in omeostasi

periferia

Th0

Foxp3/stat5

T-bet/stat4

GATA3/stat5

RORɣ/stat3

Foxp3/stat5

timo

IL12/IFNɣ

IL4

TGFβ+IL6/IL23

TGFβ

nTreg

Th1

Th2

Th17

iTreg

TGFγ

IFNγ

IL4

IL17

TGFγ, IL-10

nTreg

iTreg

effTh

la visione attuale, esistono diversi subset di T helper. I meglio caratterizzati sono i TH1 TH2 TH17 e i T regolatori