Post on 18-Feb-2019
transcript
CITOCHINE DELL’IMMUNITÀ INNATA
Argomento della lezione
1
DELL’IMMUNITÀ INNATA
Le citochine dell’immunità innatasono prodotte nelle fasi precocidelle risposte immuni nei confrontidei microrganismi e di altriantigeni, quindi durante le primefasi dell’infiammazione ed hanno
2
fasi dell’infiammazione ed hannola funzione di:� regolare ed attivare le diversefunzione dell’immunità innata�attivare la risposta acquisita
INFIAMMAZIONE
È un meccanismo biologico che si attiva in risposta ad un dannotissutale
DEFINIZIONE
TIPI DI STIMOLI LESIVI
ESOGENI:
�Fisici (traumi, ustioni)�Chimici (sostanze tossiche)
�Biologici (parassiti, microrganismi)
ENDOGENI
�Disordini metabolici�Alterazioni immunitarie
INFIAMMAZIONE
In funzione della durata nel tempo l’infiammazione può essere:
ACUTA : si risolve entro qualche ora o pochi giorni
Ha scopo difensivo e favorisce l’intervento di componenti del Sistema ImmunitarioSistema Immunitario
nelle sedi in cui si verifica un danno biologico e dà avvio alla ricostruzione del tessuto
ed alla riparazione del danno
CRONICA : persiste per settimane o mesi
La risposta infiammatoria è innescata La risposta infiammatoria è innescata dal legame de i PRR dal legame dei PRR con i PAMPcon i PAMP e DAMPe DAMP
5
Citochine dell’immunità innata
6
Le prime citochine che vengono prodotte nell’infiammazionesono:
•TNF-αααα;
•IL-1
•IL-6
•chemochine
Triade infiammatoria
7
Cinetica di produzione delle citochine infiammatori e (TNF-α, IL-1, IL-6) in risposta ad uno stimolo “modello” (LPS)
8
N.B.: IL-10 è una citochina anti-infiammatoria
Il TNF-alfa è il principale mediatoredelle risposta infiammatoria acuta neiconfronti dei batteri gram-negativi(LPS) e di altri microrganismi
Fattore di Necrosi Tumorale-αααα (TNF-αααα)
9
(LPS) e di altri microrganismipatogeni. In alcuni casi èresponsabile delle complicanzesistemiche che si possono verificarein un processo infiammatorio (shocksettico)
Fattore di Necrosi Tumorale-αααα (TNF-αααα)
E’ prodotto dai fagociti mononucleati, cellule endoteliali ecc.
Le principali funzioni biologiche del TNF- αααα consistono:
1. nel favorire il reclutamento dei neutrofili e dei monocitinei focolai d’infezione, inducendo l’espressione delle
10
nei focolai d’infezione, inducendo l’espressione dellemolecole d’adesione (selectine e i ligandi delle integrine)sulle cellule endoteliali
2. nel stimolare la produzione di IL-1, IL-6 e chemochine
3. nell’attivare le funzioni microbicide dei neutrofili e macrofagi
4. nell’indurre la febbre (pirogeno endogeno)5. nell’aumentare da parte degli epatociti la sintesi delle
proteine della fase acuta (proteina amiloide serica, fibrinogeno)
Fattore di Necrosi Tumorale-αααα (TNF-αααα)
11
fibrinogeno)6. nell’indurre la cachessia (danno al tessuto muscolare
ed adiposo)7. nel causare trombi intravascolari8. nell’inibire la clonazione delle cellule staminali del
midollo osseo
Attività biologiche del TNF-αααα
12
La sepsi è una delle più frequenti complicazioni nel paziente chirurgico e una delle principali cause di
mortalità nelle terapia intensive.
La sepsi può essere causata da infezione da batteri Gram-negativi, Gram-positivi, miceti (in particolar e
Candida ), o più raramente virus.
13
Candida ), o più raramente virus.
Infatti, anche se l’attivazione del sistema immune durante un’infezione è in genere protettiva, lo shoc k
settico si sviluppa in un significativo numero di paziente in conseguenza di una risposta infiammatoria sistemi ca.
.
PATOGENI NELLA SEPSI
Gram negativi
Gram positivi
Funghi
Infezioni miste
Non confermate
22%
20%15%
40%
3%
14
� Solo il 60% dei casi di sepsi severa / shock settico
sono associati ad infezioni documentate
� La progressione della malattia è indipendente dal tipodi patogeno
15% 3%
La sepsi si può presentare con un ampio spettro di gravità.
Lo shock settico rappresenta la forma più grave di risposta dell’ospite all’infezione
Nonostante i progressi in campo antibiotico e di te rapia di supporto del malato critico, la sepsi è ancora oggi
15
supporto del malato critico, la sepsi è ancora oggi associata ad elevata mortalità (~60%), anche con te rapie
adeguate.
Lo sviluppo di shock settico e conseguente sindrome da insufficienza multi-organo (MODS) sono associate a
prognosi infausta
Eventi patogenetici sequenziali nello shock settico
16
Interleuchina-1 (IL-1)La funzione dell’IL-1, come per il TNF, consiste nel mediare la
risposta infiammatoria in seguito ad un’infezione o ad altri
stimoli flogistici.
E’ prodotta dai fagociti monucleati attivati.
Esistono due forme (IL-1αααα e IL-1ββββ) con un’omologia del 30%.
17
E’ l’unica citochina con un inibitore naturale (IL-1Ra)
Agisce, stimolando:
•L’infiammazione locale
•L’espressione delle molecole d’adesione
•Il rilascio delle chemochine
•La proliferazione dei linfociti T CD4 + e delle cellule B
INTERLEUCHINA-6 (IL-6)
L’interleuchina-6 (IL-6) è il prototipo della citochina pleiotr opica; ha
un ruolo importante nella risposta di fase acuta, in quella
immunitaria e nell’emopoiesi.
E’ prodotta da varie cellule, come linfociti T e B, monociti/macrofagi,
18
fibroblasti, epatociti, astrociti, cellule vascolari endoteliali e molte
cellule cancerose.
Molte delle sue attività biologiche sono sovrapponibili a quelle del
TNF-αααα e dell’IL-1 (insieme formano la triade infiammatoria).
Attività biologiche dell’IL-6
•Induce la febbre
•Induce la sintesi del fibrinogeno negli epatociti
•Sinergico con IL-3 nello stimolazione
dell’emopoiesi (neutrofili)
19
dell’emopoiesi (neutrofili)
•Induce la differenziazione delle cellule B
•Fattore di crescita autocrino per i mielomi
•Promuove la crescita degli ibridomi
•Induce la produzione dell’IL-17 e l’inibizione delle
cellule T regolatorie
�I farmaci biologici sono tra i maggiori progressi ottenuti dalla medicina negli ultimi anni in campo terapeutico.
•Queste nuove terapie posseggono una grande selettività d'azione che consente di ottenere, nella maggior parte dei casi, una notevole
efficacia terapeutica in tempi brevi con riduzione degli effetti collaterali rispetto alle terapie tradizionali di tipo "chimico".
Farmaci “biologici”
20
•I farmaci biologici finora prodotti sono anticorpi monoclonali, citochine (interferoni e interleuchine), proteine di fusione e fattori
di crescita tissutali.
•Tali prodotti possiedono l'enorme vantaggio di poter interferire in modo selettivo, a vari livelli e con modalità di azione differenti nei
processi immunologici .
Ab monoclonali
21
Meccanismo d’azione degli Abmonoclonali anti-TNF-α
22
RHEUMATOID ARTHRITIS
� Chronic, autoimmune disease
characterized by:
� Severe joint inflammation
� Increased synovial fluid and thickened
synovial membrane
Destruction of bone and cartilage in
23
� Destruction of bone and cartilage in
several joints
� Elevated levels of pro-inflammatory
cytokines
� TNF-α, IL-1, IL-6
� Women are 3 times more likely to develop
� If untreated for 2+ more years, irreversible damage occurs
L’etanercet è un frammento del recettore del TNF-α (recettore solubile); usato nel trattamento dell’artrite reumatoide. Blocca l’azione del TNF-α/β.Human p75
Etanercet
24
•Effetti collaterali : reazionicutanee in sede di iniezione(~35%), cefalea (~20%) eimmuno-soppressione con unaumento delle infezione alle vieaeree superiori, sindromiinfluenzali, aumento del rischiodi infezione (e riacutizzazione)della TBC.
Etanercept
Human IgG1
�L’infliximab è un Ab monoclonalechimerico contenente una regione umanaed una murina variabile che lega il TNF-αUsato essenzialmente nella terapiadell’artrite reumatoide e del morbo diCrohn.
Human
Mouse
Infliximab
25
Crohn.
�Effetti collaterali: reazioni cutanee insede di iniezione, febbre, orticaria,ipotensione, immunodepressione conaumento rischio di infezioni alle vie aeree,incluso TBC e del tratto genito-urinario(sepsi), aumento del rischio di infezioneda herpes zoster.
Infliximab
Anticorpo monoclonalericombinante completamenteumano, specifico per TNF-
alfa. Si lega al TNF-alfa con elevata affinità e specificità, bloccandol’attività biologicaHuman
IgG1
Adalimumab
26
bloccandol’attività biologicadella forma libera e di quella
legata alla membranaGli effetti collaterali sono:
infezioni delle vie respiratorie superiori, dolore nel sito di
iniezione, cefalea e rashcutaneo .
Adalimumab
IgG1
Anakinraè un farmaco ricombinante umano che si lega al recettore dell’IL-1.
Blocca il recettore dell’IL-1. Usato essenzialmente nella terapia dell’artrite
Inibitori dell’IL-1
27
Usato essenzialmente nella terapia dell’artrite reumatoide.
•Effetti collaterali: reazioni cutanee in sede di iniezione, immunodepressione con aumento del
rischio malattie infettive. •
28
Chemochine• Prodotte da differenti tipi di leucociti e da
cellule di vari tessuti• Comprende una famiglia di circa 50 citochine
omologhe che hanno la funzione di:
29
�Attivare le integrine e richiamare i leucociti nel sito dell’infezione
�Mediare il traffico dei leucociti
Attività biologiche delle chemochine
Nei processi infiammatori le chemochine sono prodotte dai leucociti in risposta a stimoli esogeni
Le chemochine che regolano il traffico cellulare sono prodotte in assenza di stimoli esogeni
30
sono prodotte in assenza di stimoli esogeni (costitutivamente) dai diversi tipi cellulari presenti
negli organi
Le chemochine promuovano l’angiogenesi e il riparo delle ferite
Suddivisione in quattro famiglie di chemochine in base al numero e alla posizione dei residui di cisteina
Famiglia citochina Cellula Recettore
31
Recettori
Hanno una struttura caratteristica a settedomini ad α-elica di transmembrana, associatealle proteine G. Sono denominati aggiungendouna R ad una sottofamiglia: (es famiglia CXC,recettore CXCR)
32
CXC Family
Human Ligand
Receptor
GROα CXCR2>CXCR1
GROβ CXCR2>CXCR1
GROγ CXCR2>CXCR1
PF4 ?
Famiglia αααα - chemochine C-X-C(Due residui di cisteina separati da un amminoacido qualsiasi )
IL-8
ENA-78 (peptide di derivazione epiteliale attivante i neutrofili)
PF-4 (il fattore piastrinico- 4)
GRO-αααα (il fattore stimolante la crescita del melanoma)
33
ENA-78 CXCR2, CXCR1
GCP-2 CXCR1, CXCR2
NAP-2 CXCR2
IL-8 CXCR1, CXCR2
MIG CXCR3
IP-10 CXCR3
I-TAC CXCR3
SDF-1α/β CXCR4
Generalmente i membri della famiglia ααααsono prodotti dai fagociti mononucleati,
dalle cellule endotelialie dai fibroblasti e
sono citochine attivatrici e
chemiotattiche per i neutrofili (sono
mediatori dell’infiammazione acuta).
crescita del melanoma)
Corecettore per HIV
CC Family
Human Ligand
Receptor
I-309 CCR8
MCP-1 CCR2
MIP-1α CCR1, CCR5
MIP-1β CCR5
RANTES CCR1, CCR3, CCR5
MCP-3 CCR1, CCR2,
Famiglia ββββ - chemochine C-CDue residui di cisteina adiacenti
RANTES
MCP-1, MCP-2, MCP-3(il fattore chemiotattico ed attivante i macrofagi)
MIP-1αααα, M1P-1ββββ (le proteine infiammatorie per i macrofagi)
Corecettore per HIV
34
CCR2, CCR3
MCP-2 CCR3
Eotaxin CCR3
MCP-4 CCR2, CCR3
HCC-1 CCR1
MIP-1δ, Lkn-1
CCR1, CCR3
TARC CCR4, CCR8
MIP-3β CCR7
MIP-3α CCR6
eotassina (fattore chemiotattico ed attivante per gli eosinofili).
I membri della famiglia ββββ sono prodotti dai
linfociti T attivati e sono chemiotattici per i
monociti e per gli stessi linfociti T.
Ingresso cellulare di HIV 1) Avvicinamento HIV alla cellula
bersaglio (Linfocita T-helper)3) Legame col corecettore CCR5
o CXCR4
35
2) Interazione tra recettore CD4 e gp120 virale 4) Fusione tra le due membrane
Famiglia γγγγ - chemochine C Un solo residuo di cisteina
Linfoactina prodotta dai linfociti ed è un fattore
chemiotattico per gli stessi linfociti.
Chemochine CX C
36
Fractalkina prodotta dalle cellule endoteliali
attivate ed è un fattore chemiotattico per le
cellule NK, monociti e linfociti CD8+.
Chemochine CX 3C
Due residui di cisteina separati da 3 aminoacidi
Denominazione attuale
37
38
INTERFERENZA VIRALE• Cellule infettate da virus non possono essere
ulteriormente infettate da ceppi omologhi (1935), né daceppi virali antigenicamente diversi (1937)
• Il fattore che determina resistenza alla superinfezione(INTERFERENZA) è un fattore proteico solubile
39
(INTERFERENZA) è un fattore proteico solubilerilasciato nel mezzo di coltura (INTERFERON) (1957)
• Lo stato di resistenza antivirale può essere trasferitoanche a colture di cellule non infette, incubate conterreno contenente l’Interferon
40
INTERFERONI
Gli interferoni (IFNs) sono stati divisi in due gruppi:
•l’IFN- αααα e l’IFN- ββββ (Tipo I)
γγγγ
41
•l’IFN- γγγγ (Tipo II), detto ancheIFN immune
I due Tipi di IFN on passato erano distinti in base al
peso molecolare, alla sensibilità al pH acido, al
calore e alla diversa capacità antivirale.
42
Gli Interferon di tipo I sono
prodotti dalle cellule infettate dai
virus in risposta agli acidi nucleici virali che si legano
43
virali che si legano ai vari PRR
intracellulari TLR3, TLR7,
TLR9, RIG-I, che portano
all’attivazione del IRF
Tutti gli IFN di tipo I si legano ai recettori di classe o tipo II
44
Gli Interferon di tipo I svolgono due funzioni
principali:1. Inibiscono la replicazione
del virus;2. Potenziano l’espressione
delle molecole di classe I
45
delle molecole di classe I con conseguente potenziamento
dell’attività citotossica del CTL.
Attività biologica degli Interferoni
IFN-αααα IFN-ββββ IFN-γγγγAttività antivirale si si siAttività antiproliferativa su cellule normali e neo plastiche si si siAumento dell'espressione MHC di classe I si si siAumento citotossicità delle cellule NK si si si
46
Induzione ed aumento MHC di classe II no no siAttivazione macrofagi no no siInduzione scambio isotipico (IgG2) nelle cellule B no no siAumento espressione CD64 e CD32 no no siAntagonista degli effetti dell'IL-4 sui linfociti B no no siInibitore della sottopopolazione Th2 no no si
� IFN alpha
� Hepatitis B & CHepatitis B & CHepatitis B & CHepatitis B & C, Hairy cell leukemia, Chronic
myeloid leukemia, multiple myeloma, low
grade lymphomas, Kaposi’s Sarcoma,
Melanoma
� IFN beta
47
� IFN beta
�Multiple Sclerosis, Ulcerative colitis
� IFN gamma
� Chronic granulomatous disease, Chronic Myeloid Leukemia, Renal cell Carcinoma
48
Interleuchina-12
L’IL-12 è una citochina pro-infiammatoria, prodotta daifagociti mononucleati e celluledendritiche attivate.
E’ il principale mediatore delleprime fasi delle risposte innateai microrganismi intracellulari.
Svolge un ruolo centrale
49
Svolge un ruolo centralenell’induzione delle rispostecellulo-mediate.
Stimola la produzione di IFN-γγγγnei linfociti T e cellule NK.Insieme all’IFN-γγγγ induce ladifferenziazione in Th1.
Potenzia l’attività citotossicadelle cellule NK e dei CTL.
IL-12B (p40)
La molecola dell’IL-12 è un eterodimero (p70)
50
IL-12A (p35)
IL-12 IL-27IL-23
THE IL-12 CYTOKINE FAMILY
omologoal p35
omologo al p40
omologoal p35
5151Trinchieri, Nat Rev Immunol 2003, 19;641
al p40
gp130
INTERLEUCHINA-23
eterodimero: p19 and p40 (p40 come IL-12)
Prodotta dalle cellule dendritiche e dai macrofagi in risposta ad infezioni microbiche
Il recettore per l’IL -23 è espresso dai linfociti Th e NK
52
Il recettore per l’IL -23 è espresso dai linfociti Th e NK
Induce la sintesi di citochine pro-infiammatorie (IL-17) da parte dei CD4+ TH 17
E’ implicata nella manifestazioni infiammatorie abnormi, per es. nelle malattie autoimmuni
INTERLEUCHINA-27
eterodimero: p28 e gp130 (come IL-6)
Prodotta dalle cellule dendritiche e dai macrofagi in rispostaalle infezioni
Il recettoreper l’IL-27 è espresso dai linfociti Th e NK
53
Il recettoreper l’IL-27 è espresso dai linfociti Th e NKInsieme all’IL-12 induce la differenziazione dei linfociti Th1
IL-27 ha un’azione opposta all’IL-23, in quanto inibisce la differenziazione dei TH17 e la produzione dell’IL-17.
Interleuchina-15
L’attività dell’IL-15 è simile a quella dell’IL-2 .
E’ sintetizzata precocemente nel corso delle infezionivirali e in risposta all’LPS dai fagociti mononucleati
Stimola la crescitalinfociti T, soprattutto CTL e IEL
54
Stimola la crescitalinfociti T, soprattutto CTL e IELe delle cellule NK.
E’ chemiotattica per i linfociti T ed induce epotenzia il killing delle cellule LAK.
Interleuchina-18
Definito “fattore inducente IFN- γγγγ”, ha un’attivitàbiologica simile all’IL-1.
E’ una citochina pro-infiammatoria, prodottanell’infiammazione acuta in risposta all’LPS ed altri
55
nell’infiammazione acuta in risposta all’LPS ed altriprodotti batterici
E’ prodotta dai macrofagi e dalle cellule dendritiche,.
INTERLEUCHINA-10 (IL-10)
L’interleuchina-10 (IL-10) è una citochina anti-infiammatoria ,
prodotta dai macrofagi attivati e dai linfociti T regolatori.
ed è implicata sia nel controllo dell’immunità innata che
56
in quello dell’immunità acquisita cellulo-mediata.
Si lega ai recettori di tipo I.
Agisce
inibendo:
• la produzione di molte citochine infiammatorie, come il TNF-αααα, IL-1, IL-6, IL-8 (CXCL8) e IL-12;
• la produzione delle prostaglandine E2;
• la produzione dell’anione superossido e dei metaboliti
57
• la produzione dell’anione superossido e dei metaboliti reattivi dell’ossigeno (ROS);
• L’espressione di molecole costimolatorie e delle molecole MHC di classe II nei macrofagi e cellule dendritiche
• La trascrizione del gene per l’IL-2
GM-CSF
IL-12IL-15IL-17
IL-6
Chemokines
TGFββββ
IL-10IL-11IL-13
sTNF-RIL-1ra
Cytokine imbalance during inflammation
58
IL-1IL-18TNFαααα
GM-CSFM-CSF
PRO-INFLAMMATORY
ANTI-INFLAMMATORY