La risposta immunitaria può consistere di una, due o tre ...
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La risposta immunitaria può consistere di una, due o tre fasi a seconda della gravità dell’infezione
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L’immunità innata fornisce segnali che agiscono di concerto con l’Ag per attivare i linfociti
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Segnale 1 = non selfSegnale 2 = pericolo
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Anticorpi
Anticorpi = Ac = Immunoglobuline = Ig
La loro struttura
Le classi o isotipi
Le funzioni dei diversi isotipi
L’interazione tra anticorpo e antigene
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Gli anticorpi prodotti dalla plasmacellula hanno la stessa specificità antigenica di quelli espressi sulla membrana della
cellula B
BCR: B cell receptor
Repertorio anticorpale = insieme complessivo anticorpi con differenti specificità
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Anticorpi = Immunoglobuline - Une famiglia di proteine
Nella maggior parte dei mammiferi superiori: 5 classi distinte (o isotipi) di immunoglobuline (Ig): IgM, IgD, IgG, IgE, IgA
Differiscono fra di loro per - dimensioni- carica elettrica- composizione aminoacidica- contenuto carboidrati
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globuline
Ig = frazione delle gammaglobuline che conferisce immunità
Valori normali proteine totali circolanti: 6,4 - 8,2 g/dl
Protidogramma: elettroforesi sieroproteica
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010203040506070
0 20 40 60 80migrazione elettroforetica
asso
rban
zadopo immunizzazione
prima dell'immunizzazione
albumina
a b
g
Valori normali
(%)
Albumina 55-68
Alpha 1 2-4.5
Alpha 2 6-12
Beta 7-14
Gamma 9-20
I pazienti con mancanza di anticorpi hanno agammaglobulinemia
•Diminuzione: varie malattie genetiche del sistema immunitario, immunodeficienza secondaria
•Aumento:• Policlonale: malattie infiammatorie croniche, infezioni acute e croniche, malattie
autoimmuni (artrite reumatoide, lupus eritematoso sistemico),• Monoclonale: alcuni tumori, mieloma multiplo, linfoma, macroglobulinemia di
Waldenström
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Le immunoglobuline sono molecole bifunzionali:Duplice compito
1. Legame con l’antigene: legareun’ ampia gamma di antigeni
2. Reclutare molecole/celluleeffettrici
Funzioni effettrici : capacità dilegarsi ai tessuti dell’ospite, allevarie cellule immunocompetenti,alle cellule fagocitarie, alcomplemento
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Anticorpi (Ig)
La loro struttura: catene pesanti e leggere
Le classi o isotipi
Le funzioni dei diversi isotipi
L’interazione tra anticorpo e antigene
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Anticorpi = 4 catene:
2 pesanti (H) e 2 leggere (L) legate tra di loro da ponti disolfuro
IgG
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Fab = Frammento legante
l’antigene (Ag)
Fc = Frammento cristallizzabile
Premio Nobel 1972 assegnato a Gerald M. Edelman e Rodney R. Porter “per le loro scoperte sulla struttura chimica degli anticorpi"
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Ogni catena = 1 regione variabile (V) + 1 regione costante (C)
� Catene H e L divise in regioni secondo sequenza� Regione Variabile (V)� Regione Costante (C)
� Regioni V delle catene H e L responsabili del legame ai determinanti antigenici. L'epitopo è la regione specifica dell'antigene (Ag) riconosciuta dall’anticorpo (Ac).
� Ogni molecola di Ac ha 2 siti di legame all'Ag (siti combinatori o paratopi)
� Regioni C delle catene H coinvolte nel reclutamento delle cellule/molecole effettrici
Struttura flessibile
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4Microscopia elettronica(X 300.000)
Gli anticorpi sono molecole flessibili, soprattutto nella regione cerniera
Antigene = 2 molecole di aptene unite (piccole
molecole in grado di legare l’anticorpo ma non di
stimolare da solo la risposta immunitaria)
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Struttura di base degli anticorpi
Catena pesante Catena leggera
Regione cerniera
Regione variabile = V
Regione costante = C
VL = regione variabile catena leggera
CL = regione costante catena leggera
VH = regione variabile catena pesante
CH = regione costante catena pesante
Organizzazione a domini Immunoglobulinici (Ig)
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COO-
cisteina cisteina cisteina cisteina
NH3+ Catena leggera
STRUTTURA PRIMARIA DEGLI ANTICORPI
regione variabile (VL) regione costante (CL)
STRUTTURA SECONDARIA DEGLI ANTICORPI
filamenti b antiparalleli
Ogni dominio ~ 110 amino acidi
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COO-
Domini Ig
cisteina cisteina cisteina cisteina
NH3+
NH3+ COO-
Catena leggera
STRUTTURA TERZIARIA DEGLI ANTICORPI
filamenti b antiparalleli formano 2 foglietti b
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I diversi domini hanno strutture
simili
Proteine che appartengono alla
superfamiglia delle Ig hanno lo stesso tipo di
ripiegamento “immunoglobulinico”
STRUTTURA TERZIARIA DEGLI
ANTICORPI
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1
3 regioni globulari a forma di Y
Cristallografia a raggi X
1
Organizzazione a domini
STRUTTURA QUATERNARIA DEGLI ANTICORPI
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Monomero delle Ig
Sito combinatorio
= paratopoRegione variabile
VH
VL
Regione costante
CL
CH1
STRUTTURA QUATERNARIA DEGLI ANTICORPI
Glicosilazione
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Le 3 regioni ipervariabili delle due catene determinano la specificità nei confronti di un Ag sono dette anche regioni che determinano la complementarità (CDR)
Nei domini V esistono regioni di ipervariabilità
FR = framework= cornice
HV = HyperVariable = CDR = ComplementarityDeterminingRegion
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Le regioni ipervariabili (CDR) sono collocate in anse che fuoriescono dalla struttura ripiegata
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Le regioni ipervariabili (CDR) sono collocate in anse che fuoriescono dalla struttura
ripiegata
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Il sito di legame = paratopo
I CDR sono collocati in anse che fuoriescono dalla struttura ripiegata e sono le regioni principalmente coinvolti nel legame all'antigene
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Anticorpi (Ig)
La loro struttura: catene pesanti e leggere
Le classi o isotipi
Le funzioni dei diversi isotipi
L’interazione tra anticorpo e antigene
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ISOTIPI
Determinanti isotipici
Nell’uomo tra le catene pesanti sono state identificate 5 classi o isotipidi Ig, IgM (µ), IgG (g), IgA (a), IgD (d), IgE (e); per le catene leggere 2 tipi,detti k, l.
2 tipi di catene leggere: k e l
5 tipi di catene pesanti: µ, d, g, a, e= classi immunoglobuline= isotipo= IgM, IgD, IgG, IgA, IgE
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5 diversi classi (isotipi) attivano differenti funzioni effettrici
Catena L (25 Kd) = 1 dominio V e 1 dominio CCatena H (55-70 Kd) = 1 dominio V, e 3 o 4 domini C
Isotipo catena H = classe Ac = g, µ, d, a, e Isotipo catena L = k e l
~150Kda no regione cerniera
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5 classi (isotipi) attivano differenti funzioni effettrici
IgM nel siero = pentamero = 5 monomeri +
catena J
IgA nelle secrezioni mucose = dimero +
catena J + componente secretorio
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ALLOTIPI
Determinanti allotipici
Nell’uomo si conoscono gli allotipi della catena pesante g(GM), a (AM), e (EM) e della catena leggera k (KM).
Polimorfismi allelici, variazione genetica nell’ambito della stessa specie
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IDIOTIPI
Deteminanti idiotipici
Variazione a livello del sito di legame dell’anticorpo in particolare nelle regioni ipervariabili
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Anticorpi (Ig)
La loro struttura: catene pesanti e leggere
Le classi o isotipi
Le funzioni dei diversi isotipi
L’interazione tra anticorpo e antigene
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Insieme dei legami = energia > singolo legame covalente
Gli anticorpi formano molteplici legami reversibili non covalenti con l’antigene
Ab + Ag ⬌ Ab-Ag
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Gli epitopi si possono legare in tasche, solchi, nicchie oppure su superfici del sito combinatorio
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Legame dell’Anticorpo (Ac) con un epitopo
(Antigene = Ag) lineare o conformazionale
- Affinità= forza della singolo legame fra anticorpo (Ac) e antigene(Ag)- Avidità = somma totale della forza di legame fra Ac e Ag
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Monovalente
Bivalente
Polivalente
Valenza interazione
Avidità interazione
Bassa
Alta
Moltoalta
10
- Affinità= forza della singolo legame fra anticorpo (Ac) e antigene(Ag)- Avidità = somma totale della forza di legame fra Ac e Ag
Risposta umorale tipica: Kd < 10-7 , up to 10-11 M, 10-12 M
Affinità anticorpo espressa da Kd = costante di dissociazione
Minore è la Kd, maggiore è l’affinità
- Affinità= forza della singolo legame fra anticorpo (Ac) e antigene(Ag)- Avidità = somma totale della forza di legame fra Ac e Ag
Ac cross-reattività
Affinità per Ag2 è maggiore
Risposta umorale tipica: Kd < 10-7 , up to 10-11 M, 10-12 M
Le concentrazioni relative di Ag e Ac regolano le dimensioni e le proprietà biologiche degli
immunocomplessi.
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Anticorpi (Ig)
La loro struttura: catene pesanti e leggere
Le classi o isotipi
Le funzioni dei diversi isotipi
L’interazione tra anticorpo e antigene
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Immunità umorale = immunità mediata dagli anticorpiMidollo osseo Organi secondari
Modificazioni nella struttura anticorpale durante la risposta umorale
mIgM
sIgM
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Immunità umorale = immunità mediata dagli anticorpi
� Adulto di corporatura media produce ogni giorno ~ 2g-3g dianticorpi.
� 60-70% sono IgA, presenti a livello delle mucose.
� Gli anticorpi che entrano in circolo hanno una emivita breve.
� IgG sono principalmente nel siero e hanno una emivita di circa 3 settimane.
Midollo osseo Organi secondari
Immune responsekinetics
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ADCC
Immunità umorale = immunità mediata dagli anticorpi
1
2
3
4
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Neutralizzazione dei virus
1. NeutralizzazioneNeutralizzazione dei batteri
Ac neutralizzanti IgG e IgA : vaccino contro virus poliomielite e virus epatite A o B
1. Neutralizing Abs limit pathogen spreading
IgG and IgA can neutralize
1. Gli anticorpi possono neutralizzare le tossine batteriche
Ac neutralizzanti IgG: vaccino contro tossoide
tetano e difterite
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2. Opsonizzazione e fagocitosi
IgG fungono da opsonine
Ac IgG e IgM : vaccino per Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis
3. Citotossicità cellulare anticorpo dipendente (ADCC)
Antibody-mediated clearance of helminths: IgE
IgG1 and IgG3
3. Many innate cells are capable of ADCC
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4. Attivazione complemento
Immunoglobulina M (IgM)
agglutinante (es. le isoemoagglutinine:anticorpi diretti contro componenti delgruppo sanguino);capace di attivare il complemento attraversola via classica;molto efficiente come prima linea di difesanei confronti di infezioni batteriche, mentre èpoco efficiente nel neutralizzare le tossine e ivirus.
nel siero = molecola pentamerica, di 900 KDa,tenuta insieme da ponti disolfuro e dallacatena J; circa il 10% delle Ig totali;Ha 4 domini CH ;
prima immunoglobulina prodotta durante unarisposta immunitaria primaria; elevati livelli diIgM indicano un recente esposizione ad unantigene;
L’IgM (monomerica) si trova sullamembrana dei linfociti B maturi insiemeall’IgD e costituiscono il recettore per l’Ag;
prima immunoglobulina prodotta dal feto;elevati livelli di IgM alla nascita sono indicedi un’infezione intrauterina;
(X 900000)
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Immunoglobulina G (IgG)
monomero di 150 KDa, con distribuzioneintravascolare ed extravascolare.
Ig più numerose: 70-75% delle Ig nel siero. Vi sono 4sottoclassi;
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Le quattro sottoclassi di IgG
66% 23% 7% 4%
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Immunoglobulina G (IgG)
monomero di 150KDa, con distribuzioneintravascolare ed extravascolare.
Ig più numerose:70-75% delle Ig nel siero. Vi sono 4sottoclassi;
anticorpo agglutinante;anticorpo opsonizzante
Attiva il complemento attraverso la via classica(eccetto IgG4) ;
Neutralizza efficacemente sia i virus che le tossinebatteriche;
Media la reazione di citotossicità cellulare anticorpo-dipendente (ADCC) da cellule NK e macrofagi.
E’ l’unico anticorpo che passa attraverso la placenta (poco IgG4) e quindi è importante perché conferisce l’immunità al feto e al neonato;
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Recettori per regioni Fc diversi = diverse funzioni
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Passaggio attraverso la placenta tramite recettore FcRn
FcRn= recettore neonatale per Fc, omologo molecola
MHC classe I
Adulti: FcRn nelle cellule endoteliali, nei macrofagiFunzione = mantenere i livelli IgG nel plasma
Transcitosi
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Adulti: FcRn presente nelle cellule endoteliali, nei macrofagi
FcRn contribuisce a prolungare l’emivita delle IgG
micropinocitosi
Passaggio negli spazi extracellulari
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Immunoglobulina E (IgE)
monomero di 200 KDa, con 4 domini CH;
È presente nel siero in bassissimeconcentrazioni (0,00003 mg/ml), perché lamaggioranza delle IgE si trova legata sullasuperficie dei basofili e delle mast-celluletramite il recettore per il frammento Fc.
È attivo nella difesa contro alcuni parassiti(vermi); infatti, elevate concentrazioni di IgE nel siero sono presenti in corso d’infezioni da parassiti;
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Larva di Schistosoma opsonizzata dagli IgE di un paziente infettato e
attaccata da eosinofili
Eosinofili uccidono cellule bersaglio opsonizzate da IgE
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Mastociti e basofili attivati rilasciano mediatori dell’infiammazione
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Immunoglobulina A (IgA)
nel siero sono monomeriche (circa 15-20%) conun peso di 160 KDa
presenti soprattutto a livello delle secrezioni (saliva,lacrime, latte materno, muco); come dimeri, tenutiinsieme dalla catena J, con un peso di 400 KDa;
prodotte dalle plasmacellule presenti nel MALT,insieme alla catena J;Le IgA sono necessarie nella difesa delleinfezioni a livello della mucosa respiratoriaed intestinale;
Hanno un efficiente attività antivirale, in quantoprevengono il legame dei virus alle celluleepiteliali (neutralizzazione)
(X 900000)
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Le IgA dimeriche per passare attraverso le cellule epitelialisi legano ad una glicoproteina prodotta ed espressa sullamembrana di tali cellule e che funge da recettore (recettorepoli-Ig).
Componente o frammento secretorio
Catena J
Immunoglobulina A (IgA)
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Transcitosi: trasporto delle IgA attraverso la barriera epiteliale
Taglio proteolitico di poli-Ig
componente secretorio
Componente secretorio:
• Legame al muco
• Protezione controproteasi dell’intestino
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IgA1 e IgA2
Nonostante livelli significativi di IgA nel siero umano, è la forma secretoria è la più importante in senso funzionale
Nel siero la sottoclasse predominante è IgA1 (circa 90% delle IgA complessive)
Nelle secrezioni nasali, le lacrime, la saliva e il latte le IgA1 sono circa il 70-95% del totale
Nel colon predominano le IgA2 (circa il 60% delle IgA complessive)
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Immunoglobulina D (IgD)
Nel siero è presente in quantità piccola (<1%di tutte le Ig plasmatiche), maggiormentesuscettibile alla degradazione.
monomero di 180KDa, presente quasiesclusivamente sulla superficie dei linfociti Bmaturi vergini (naïve), dove costituisceinsieme alle IgM il recettore per l’Ag;
Cellula B matura vergine
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1.4 - 4
0.5 - 2
8 - 16
Tot: 18.59.9 - 22
Ab effector functions
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Recettori per regioni Fc diversi = diverse funzioni
DC
Feedback anticorpale: regolazione dell’attivazione dei linfociti B da parte di FcgRIIB
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§ FcgRIIB KOmice:incontrollataproduzione di Ac
§ Nell’uomo,polimorfismi diFcgRIIB =aumentataincidenza diLupusEritematosoSistemico (LES)
Meccanismo fisiologico di controllo delle risposte umorali
FcgRIIB(CD32)
19
Totale = 1713.5