Immunologia e Patologia Generale: appunti e dispense - BioPills https://www.biopills.net/didattica/immunologia-e-patologia/ Il vostro portale scientifico Thu, 12 Nov 2020 22:36:44 +0000 it-IT hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.1.1 Oncogeni e oncosoppressori https://www.biopills.net/oncogeni-oncosoppressori/ https://www.biopills.net/oncogeni-oncosoppressori/#respond Wed, 29 Apr 2020 09:12:40 +0000 https://www.biopills.net/?p=36546 oncogeni e oncosoppressori nel cancroIl cancro è una malattia genetica causata da alterazioni nel DNA o nei suoi sistemi di regolazione, che possono verificarsi in maniera spontanea e casuale nel corso della vita. Possono anche essere ereditarie o insorgere a seguito dell’esposizione ad agenti esterni e fattori ambientali (ad esempio il fumo di sigaretta o i raggi UV). Ma […]]]> oncogeni e oncosoppressori nel cancro

Il cancro è una malattia genetica causata da alterazioni nel DNA o nei suoi sistemi di regolazione, che possono verificarsi in maniera spontanea e casuale nel corso della vita. Possono anche essere ereditarie o insorgere a seguito dell’esposizione ad agenti esterni e fattori ambientali (ad esempio il fumo di sigaretta o i raggi UV). Ma non è la mutazione di un singolo gene a causare il cancro. La malattia è piuttosto il risultato di una sequenza di mutazioni, a carico di geni che regolano i processi di crescita, proliferazione e morte cellulare, i meccanismi di riparo dei danni al DNA e le strategie di fuga dal sistema immunitario. Due sono i tipi di geni che decidono quale direzione prenderà la cellula: gli oncogeni e gli oncosoppressori. I primi aumentano la possibilità che una cellula assuma caratteristiche tumorali mentre i secondi la proteggono dall’accumulo di mutazioni.

Storia di due scoperte

Dagli oncovirus agli oncogeni

Lo studio dei virus oncogeni, o oncovirus, ha rappresentato la prima spia dell’esistenza di geni in grado di trasformare le cellule sane in cellule tumorali[1]. Gli oncovirus sono virus che causano il cancro, ad esempio HPV (tumore al collo dell’utero), HBV (carcinoma epatocallulare) ed EBV (linfoma di Burkitt). Sono responsabili del 15% di tutti i tumori.

La loro scoperta risale al 1910, quando Peyton Rous, virologo al Rockfeller Institute di New York, scopre che un virus a RNA, chiamato in suo onore Rous Sarcome Virus o RSV, è in grado di trasformare in vitro cellule embrionali di pollo in cellule maligne. Se inoculato in vivo, inoltre, il virus induce la formazione di sarcomi nei polli entro una o due settimane dall’infezione. La scoperta vale a Peyton Rous il Nobel per la Medicina nel 1966, ma apre anche le porte alla ricerca sugli oncogeni.

Si fa strada, infatti, l’ipotesi che RSV contenga una “informazione genetica” necessaria per indurre la trasformazione delle cellule ospiti. Il gene responsabile viene scoperto solo nei primi anni settanta da Peter Vogt e Steven Martin. I due scienziati avevano isolato alcuni mutanti di RSV ancora capaci di infettare e replicare nelle cellule ospiti, ma non di causare il tumore. L’analisi incrociata dei mutanti consente di identificare il gene src, presente in RSV ma non in altri virus correlati, come ad esempio ALV (avian leukosis virus), che infatti non causa il cancro.

Origine degli oncogeni virali

RSV è in buona compagnia: sono più di 40 gli oncovirus a RNA isolati dagli animali e tutti possiedono almeno uno o due oncogeni. Ma poiché nessuno è associato alla replicazione e al ciclo vitale del virus, la loro origine è rimasta a lungo misteriosa e quasi paradossale.

La svolta arriva nel 1974, quando alcuni scienziati, tra cui Harold Varmus e J. Michael Bishop, scoprono che il DNA di cellule sane di pollo contiene un gene molto simile a src. Gli oncogeni virali, dunque, non sono altro che geni della cellula ospite che il virus ha incorporato nel corso della sua storia evolutiva. Grazie alla scoperta di questo gene (chiamato c-Src), prima nei polli e poi anche nell’essere umano, si comincia a comprendere che le cellule abbiano geni normali, chiamati proto-oncogeni, che possono mutare e indurre la comparsa del cancro trasformandosi in oncogeni[2].

La scoperta degli oncosoppressori

Anche la scoperta dei geni oncosoppressori ha radici lontane, e precisamente negli esperimenti sulla fusione cellulare che risalgono agli anni sessanta del secolo scorso. Gli scienziati avevano osservato che quando due tipi di cellule vengono”coltivati” insieme, possono fondersi spontaneamente generando linee cellulari ibride. Numerosi esperimenti avevano dimostrato, inoltre, che se almeno una delle due cellule possiede un fenotipo tumorale, anche la cellula ibrida prodotta dalla fusione presenterà le stesse caratteristiche. Il fenotipo oncogenico, in altre parole, è dominante, in accordo con la definizione degli oncogeni che risale proprio a quegli anni[3].

Ma nel 1969, Henry Harris, professore di Medicina all’Università di Oxford, dimostra che la fusione tra cellule tumorali e cellule normali di topo genera ibridi normali, in contraddizione con gli esperimenti precedenti. Ma solo in apparenza, perché presto Harris si rende conto che dopo un certo numero di passaggi in coltura o negli animali da laboratorio, le cellule ibride manifestano (in ritardo) il fenotipo tumorale. Scopre anche che a questo comportamento cellulare è associata la perdita di specifiche regioni cromosomiche[3]. Così nasce la definizione di geni “oncosoppressori”, che si trovano proprio all’interno di queste regioni e proteggono la cellula dall’accumulo di mutazioni potenzialmente cancerose.

Ipotesi dei due colpi

Gli esperimenti di Harris sulla fusione cellulare ricapitolano esattamente quello che accade nell’organismo quando ci si ammala di retinoblastoma, un tumore della retina che colpisce circa 1 bambino su 85.000 tra 0 e 4 anni di età. Dallo studio di questo tumore è stato identificato RB, il primo gene oncosoppressore, che codifica per la proteina del retinoblastoma.

Il cammino che ha portato a definire il ruolo di RB inizia con la cosiddetta ipotesi dei due colpi (dall’inglese “two-hits hypothesis”). Secondo la teoria formulata dal medico americano Alfred Knudson nel 1971, affinché il retinoblastoma si manifesti due specifiche mutazioni devono essere presenti nella stessa cellula[4]. Nel retinoblastoma cosiddetto sporadico, che è il più raro, entrambe le mutazioni sono di origine somatica e la malattia si manifesta solo se tutte e due compaiono spontaneamente nella stessa cellula della retina.

La forma ereditaria è più comune. Il figlio di genitori affetti da retinoblastoma, infatti, ha una probabilità vicina al 100% di sviluppare la malattia poiché eredita già la prima mutazione, che sarà presente in tutte le cellule del suo corpo. In maniera simile a quanto aveva osservato Harris con le sue fusioni cellulari, inizialmente il fenotipo normale “vince”, ma è solo questione di tempo: per la legge dei grandi numeri, infatti, una seconda mutazione somatica ha buone probabilità di verificarsi per caso in almeno una delle oltre 4 milioni di cellule che compongono la retina.

Anche in questo caso, il fenotipo tumorale è associato a una delezione, un tipo di mutazione che consiste nella perdita di materiale genetico in una determinata regione cromosomica. Nelle persone affette da retinoblastoma questa regione è situata sul cromosoma 13. Grazie a sofisticate tecniche di biologia molecolare, i ricercatori hanno identificato proprio al suo interno RB, primo di una lunga serie di geni oncosoppressori[4].

Quali sono e come agiscono

Il gene oncosoppressore RB codifica per la proteina del retinoblastoma, che è disfunzionale in un grande numero di tumori oltre a quello di cui porta il nome: il suo ruolo, infatti, è quello di inibire la crescita cellulare. Se la sua funzione viene meno, le cellule iniziano a proliferare senza controllo. Un famoso oncogene invece è c-myc, che codifica per un fattore di trascrizione, ossia una proteina che a sua volta attiva l’espressione di numerosi altri geni coinvolti nella divisione cellulare. In altre parole, RB costituisce un freno alla proliferazione cellulare, c-myc invece è un acceleratore.

Le mutazioni che colpiscono oncogeni e oncosoppressori nella maggior parte dei tumori sono allora di due tipi: “gain of function” e “loss of function”, rispettivamente. Nel primo caso, la proteina acquista una funzione: la sua espressione o la sua attività aumentano. Nel secondo caso, la proteina perde una funzione: la sua attività diminuisce o addirittura scompare.

Oncogeni

I primi oncogeni furono scoperti nei retrovirus, ma risale al 1981 la conferma della loro presenza anche negli esseri umani. In particolare, grazie agli esperimenti condotti da Robert Weinberg, che dimostrarono che il DNA di un cancro umano della vescica fosse in grado di indurre la trasformazione tumorale di cellule di topo in coltura[2].

Il corrispettivo normale di un oncogene è detto proto-oncogene. Molti di questi geni controllano processi fisiologici cellulari, come la sopravvivenza, proliferazione e differenziazione delle cellule. Altri hanno un ruolo nell’angiogenesi e migrazione cellulare, che favoriscono la formazione di metastasi.

In generale, i proto-oncogeni possono essere:

  • fattori di crescita
  • recettori per fattori di crescita
  • proteine che controllano il ciclo cellulare
  • proteine che regolano la trascrizione di altri geni
  • proteine che trasmettono segnali intracellulari

Le mutazioni che colpiscono gli oncogeni portano spesso a una loro sovra-espressione (viene prodotta più proteina), amplificazione (si formano più copie di quel gene) o attivazione costitutiva (la proteina è sempre attiva, anche in assenza di stimoli). Sono mutazioni a carattere dominante: basta che uno solo dei due alleli sia mutato per conferire alla cellula il fenotipo tumorale. I recettori per fattori di crescita, ad esempio, quando mutano in oncogeni, acquistano la capacità di mandare segnali di proliferazione anche in assenza dello stimolo specifico.

I più comuni oncogeni sono ras, c-myc, alcuni recettori tirosin-chinasici come PDGF o erbB-2 e tirosin chinasi senza funzione recettoriale, come src e abl[2].

Oncosoppressori

Dopo RB, l’analisi di altri tipi di cancro familiare (tumore di Wilm, neurofibrimatosi, sindrome di von Hippel-Lindau e cancro al seno familiare) ha portato alla scoperta di numerosi altri geni con funzione simile. A partire da questi primi dati, i ricercatori hanno messo a punto una strategia per identificare gli oncosoppressori anche nei tumori non familiari[3]. Hanno dunque selezionato le regioni del genoma dei pazienti caratterizzate da una maggiore frequenza di delezioni nelle cellule tumorali, ma non in quelle sane, e incrociato le informazioni di molti pazienti non correlati per identificare le delezioni comuni. Con ogni probabilità, infatti, quelle regioni cromosomiche contenevano geni oncosoppressori.

Nel 1990 gli oncosoppressori avevano ormai guadagnato la stessa importanza degli oncogeni. Hanno la funzione opposta:

  • regolano il ciclo cellulare
  • inibiscono la proliferazione incontrollata
  • riparano il DNA danneggiato
  • favoriscono l’adesione cellulare
  • favoriscono la morte cellulare programmata (apoptosi) delle cellule danneggiate.

Le mutazioni a carico degli oncosoppressori portano a una perdita della loro funzione. L’espressione del gene viene ridotta o bloccata, oppure produce una proteina tronca, mutata o dalla forma sbagliata, che non è più in grado di adempiere alle sue funzioni. Si tratta di mutazioni a carattere recessivo: il fenotipo tumorale si manifesta solo se entrambi gli alleli sono mutati. Altrimenti, la copia “sana” continua ad assicurare la funzione antitumorale.

Tra i più citati in letteratura c’è il gene TP53, che codifica per la proteina p53, spesso descritto come il “guardiano del genoma”[4]. Si tratta di un fattore di trascrizione che regola il ciclo cellulare e interviene in molti meccanismi antitumorali. Il gene TP53 è mutato in oltre il 50% di tutti i casi di tumore. Altri esempi sono BCL2 (regolatore dell’apoptosi), SWI/SNF (regola l’espressione di altri geni), PTEN (impedisce la proliferazione incontrollata delle cellule), BRAF (regola il ciclo cellulare).

Bersagli terapeutici

Il cancro è dunque il prodotto di mutazioni “gain of function” e “loss of function” a carico di oncogeni e oncosoppressori. La conoscenza di questi geni è fondamentale per mettere a punto terapie antitumorali mirate.

Molti tumori, nonostante le numerose mutazioni genetiche, dipendono per il loro sostentamento e proliferazione unicamente da uno o pochi oncogeni. È un fenomeno noto come “dipendenza da oncogene” (dall’inglese “oncogene addiction”), che ha portato alla messa a punto di terapie mirate contro queste alterazioni genetico-molecolari[5].

La maggior parte dei farmaci esistenti sono infatti inibitori delle proteine oncogeniche. Tra i bersagli terapeutici, ad esempio, figurano i recettori tirosin chinasici, che in molti tumori mandano segnali di crescita e proliferazione incontrollata[6]. Gli inibitori di queste proteine a funzione recettoriale sono in genere piccole molecole, come Imatinib, Sunitinib e Gefitinib, oppure anticorpi monoclonali, come Trastuzumab e Cetuximab. Vengono usati nel trattamento di alcuni tumori ematologici o solidi, come il cancro al polmone e al seno e il carcinoma renale. Gli altri processi mediati dagli oncogeni che possono essere bersaglio di terapie sono l’angiogenesi o la resistenza ai farmaci[6].

Nel caso dei geni oncosoppressori, invece, la terapia consiste nel ripristino delle loro funzioni.

Le due strategie principali sono:

  • reintroduzione di una copia funzionale tramite la terapia genica;
  • sviluppo di piccole molecole che riattivano la funzione antitumorale.

Sono trattamenti tecnicamente complessi e ancora in fase di sperimentazione. Sia la terapia genica che le piccole molecole sono concettualmente in grado di ripristinare la funzione del gene oncosoppressore, agendo sia direttamente che indirettamente sugli altri geni e proteine che ne regolano l’espressione[7]. Ma la loro efficacia e sicurezza devono ancora essere validate dalla sperimentazione clinica.

Referenze

  1. Bister, K., 2015. Discovery of oncogenes: The advent of molecular cancer research.
  2. Cooper, GM., 2000. Oncogenes. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
  3. Lipstick, J., 2020. A history of cancer research: tumor suppressor genes. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
  4. Cooper, GM., 2000. Tumor suppressor genes. The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
  5. Weinstein, B. and Joe, A., 2008. Oncogene Addiction. Cancer research. 
  6. Morin, M.J., 2000. From oncogene to drug: development of small molecule tyrosine kinase inhibitors as anti-tumor and anti-angiogenic agents. Oncogene 19, 6574–6583

  7. Luc G. T. Morris,  and Timothy A. Chan, 2015. Therapeutic Targeting of Tumor Suppressor Genes. Cancer, 121(9): 1357–1368.
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Infiammazione acuta e cronica https://www.biopills.net/infiammazione-acuta-e-cronica/ https://www.biopills.net/infiammazione-acuta-e-cronica/#respond Wed, 11 Mar 2020 08:51:34 +0000 https://www.biopills.net/?p=33813 Infiammazione acuta e cronicaL’infiammazione è una risposta protettiva che coinvolge diverse tipologie di cellule, proteine e mediatori lipidici; questa risposta è innescata da patogeni e tessuti necrotici ed è volta ad eliminare la causa iniziale del danno cellulare/tissutale. Tuttavia l’infiammazione stessa può anche essere fonte di danno tissutale, questo perché le cellule del sistema immunitario come i neutrofili […]]]> Infiammazione acuta e cronica

L’infiammazione è una risposta protettiva che coinvolge diverse tipologie di cellule, proteine e mediatori lipidici; questa risposta è innescata da patogeni e tessuti necrotici ed è volta ad eliminare la causa iniziale del danno cellulare/tissutale. Tuttavia l’infiammazione stessa può anche essere fonte di danno tissutale, questo perché le cellule del sistema immunitario come i neutrofili producono altissime quantità di radicali liberi dell’ossigeno e dell’azoto che hanno sia attività microbicida che capacità di danneggiare la matrice extracellulare.

Le manifestazioni esterne dell’infiammazione sono 5: calore (calor), arrossamento (rubor), tumefazione (tumor), dolore (dolor) e perdita di funzione (functio laesa); queste manifestazioni avvengono come conseguenza delle modificazioni vascolari e del reclutamento e conseguente attivazione delle componenti leucocitarie e non. Possiamo distinguere due tipi di infiammazione: l’infiammazione acuta e l’infiammazione cronica.

Infiammazione acuta

La risposta infiammatoria acuta porta in modo rapito leucociti e proteine plasmatiche verso i siti di danno. Una volta qui i leucociti (per lo più neutrofili e monociti) elimineranno gli agenti invasivi ed i tessuti necrotici.

Questa risposta è indotta da diversi stimoli tra cui:

  • le infezioni da parte di tutti i tipi di patogeni;
  • i corpi estranei;
  • i traumi contusivi o da parte di agenti fisico/chimici;
  • la necrosi tissutale di qualsiasi derivazione;
  • le reazioni da ipersensibilità.

L’infiammazione acuta ha due principali componenti che sono caratteristiche a prescindere dalla causa scatenante: modificazioni vascolari ed eventi cellulari.

Modificazioni vascolari

Le principali modificazioni vascolari sono rappresentate da un aumento del flusso sanguigno secondario, vasodilatazioneaumentata permeabilità vascolare, tutte queste modifiche sono finalizzate a portare cellule e proteine del sangue verso i siti di infezione o di danno. La vasodilatazione arteriolare determina localmente un aumento del flusso sanguigno e congestione dei letti capillari a valle, questo è la causa del rossore e dell’aumento di temperatura della zona circostante.

Il microcircolo diviene più permeabile ed il plasma ricco di proteine inizia a muoversi verso i tessuti extravascolari. Questo aumento di permeabilità determina inoltre anche il movimento dei leucociti dal sangue al tessuto infiammato. Tutte queste modifiche sono indotte da diversi meccanismi in cui intervengono i mediatori lipidici come l’istamina ed i leucotrieni che legano specifici recettori presenti sulle cellule endoteliali, citochine pro-infiammatorie come l’IL-6, l’IL-1β ed il TNF-α. Anche l’ossido nitrico (NO) prodotto dai macrofagi induce vasodilatazione (oltre ad avere attività anti-microbica).

Eventi cellulari

Il reclutamento leucocitario consiste in 4 fasi ben caratterizzate:

  1. marginazione e rotolamento; i leucociti iniziano ad accumularsi nella periferia dei vasi richiamati dalle chemochine e le cellule endoteliali attivate dalle citochine inizieranno ad esprimere molecole di adesione come le P-selectine ed E-selectine che prenderanno contatto con oligosaccaridi sialilati presenti sulla superficie dei leucociti e questo determinerà la fase di rotolamento, ovvero una fase di adesione blanda.
  2. adesione stretta; questa seconda adesione è mediata da una classe di molecole chiamata integrine che sono espresse sulla superficie dei leucociti e prendono contatto con i loro ligandi sulle cellule endoteliali, tra le più importanti sicuramente ritroviamo LFA-1 presente sulla superficie del leucocita che prende contatto con ICAM-1 espressa dalle cellule endoteliali.
  3. transmigrazione; il contatto delle due integrine induce un’adesione stretta del leucocita all’endotelio ed invia segnali di rimodellamento citoscheletrico nel leucocita che in questo modo potrà insinuarsi tra le giunzioni intercellulari. Questo evento di extravasazione è definito anche come diapedesi.
  4. chemiotassi; dopo l’extravasazione i leucociti si muovono verso il sito d’infezione o di danno seguendo un gradiente chimico (dato dalle chemochine) in un processo definito chemiotassi. Oltre alle chemochine anche composti come l’N-formil-metionina (prodotto dei peptidi batterici) e le componenti del sistema del complemento possono agire come chemo-attrattanti.
leucociti
Figura 1: Sequenza degli eventi del reclutamento leucocitario presso il sito infiammato. © Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 44.

I leucociti più coinvolti nell’infiammazione acuta sono i neutrofili ed i monociti che poi differenzieranno in macrofagi. L’attivazione leucocitaria, a seguito del reclutamento dei leucociti nel tessuto infiammato, è volta all’eliminazione del patogeno e dei detriti cellulari causati dalla necrosi generale e al potenziamento della risposta immunitaria; questa attivazione è mediata dall’ingaggio dei recettori di superficie come i Toll-Like Receptors (TLRs), recettori per le citochine, recettori di fagocitosi etc… L’esito finale è l’eliminazione totale del patogeno e dei detriti cellulari e l’avvio dei sistemi di riparo del tessuto (fibrosi).

Infiammazione cronica

L’infiammazione cronica è un’infiammazione di lunga durata in cui l’infiammazione, il danno tissutale ed il riparo tissutale (spesso di tipo fibrotico), procedono simultaneamente. Questa diversa reazione infiammatoria può derivare dall’infiammazione acuta nel caso in cui il patogeno non venga del tutto eliminato (come nel caso del granuloma tubercolare causato dal Mycobacterium tuberculosis), oppure può essere causata da malattie infiammatorie croniche come la fibrosi cistica e le artriti. L’infiammazione cronica è caratterizzata da un accumulo di macrofagi sia di tipo M1 che M2 che giocano un doppio ruolo contrastante tra l’eliminazione del patogeno e lo spegnimento della risposta infiammatoria con conseguente riparo del tessuto; sono presenti inoltre i linfociti T ed i linfociti B che fungono da principali linee guida dell’infiammazione cronica.

Effetti sistemici dell’infiammazione

Tra gli effetti sistemici ritroviamo molteplici manifestazioni cliniche tra le più comuni e leggere alle più gravi:

  •  la febbre caratterizzata da un aumento di temperatura corporea e causata dalla presenza di TNF-α, IL-1β e prostanglandine che agiscono al livello dell’ipotalamo stimolando a loro volta la produzione di neurotrasmettitori che regolano la temperatura ad un livello più alto;
  • livelli plasmatici di proteine di fase acuta molto elevati prodotte al livello del fegato sotto stimolo dell’IL-6 e rilasciate nel circolo sanguigno;
  • leucocitosi;
  • aumento della frequenza cardiaca e pressione sanguignasensazione di freddo legata alla “reimpostazione” della temperatura corporea da parte dell’ipotalamo;
  • nelle infezioni batteriche molto gravi si può andare inconto a shock settico che è un insieme di manifestazioni stimolate dalla iper-produzione di citochine pro-infiammatorie che possono causare acidosi, squilibri metabolici, coagulazione intravascolare e collasso multiorgano.
Effetti sistemici dell'infiammazione.
Figura 2: Effetti sistemici dell’infiammazione. © Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 83.

Referenze

  • Robbins, nona edizione, Fondamenti di patologia e di fisiopatologia, Edra
  • Abul K. Abbas, ottava edizione. Immunologia cellulare e molecolare, Edra
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Reazioni allergiche https://www.biopills.net/reazioni-allergiche/ https://www.biopills.net/reazioni-allergiche/#respond Tue, 28 Jan 2020 09:30:52 +0000 https://www.biopills.net/?p=32819 reazioni allergicheLe reazioni allergiche (allergie) sono di gran lunga la più comune patologia a base immunitaria e colpisce circa il 20% della popolazione statunitense ed europea e la cui incidenza è in continuo aumento in tutto il mondo. Le malattie allergiche sono causate da risposte immunitarie ad antigeni ambientali (detti allergeni), di origine non microbica, che […]]]> reazioni allergiche

Le reazioni allergiche (allergie) sono di gran lunga la più comune patologia a base immunitaria e colpisce circa il 20% della popolazione statunitense ed europea e la cui incidenza è in continuo aumento in tutto il mondo. Le malattie allergiche sono causate da risposte immunitarie ad antigeni ambientali (detti allergeni), di origine non microbica, che coinvolgono immunoglobuline E (IgE), linfociti T helper che producono citochine come: IL-4, IL-5 ed IL-13; mastociti ed eosinofili. Queste malattie sono definite anche come malattie da ipersensiblità di tipo I.

Natura degli allergeni

Gli antigeni che provocano le reazioni di ipersensibilità immediata (allergeni) sono proteine o sostanze chimiche legate a proteine. Sono tipiche sostanze allergizzanti:

  • le proteine dei pollini;
  • il pelo degli animali (spesso ricoperto da proteine);
  • gli acari della polvere;
  • cibi (crostacei, frutta secca…);
  • il veleno degli insetti;
  • farmaci (penicillina…).

Gli allergeni condividono due caratteristiche: quella di venire ripetutamente a contatto con l’individuo e non essere generalmente in grado, a differenza dei microrganismi, di stimolare l’immunità innata mediata da macrofagi.

Tra gli elementi comuni agli allergeni vi sono: il grado di glicosilazione, la spiccata solubilità nei fluidi corporei ed un modesto peso molecolare compreso tra i 5 e 70kD. Probabilmente tutte queste caratteristiche strutturali proteggono gli antigeni dalla denaturazione e/o degradazione nel tratto gastrointestinale permettendo il loro assorbimento nella forma nativa, spesso molti allergeni sono anche enzimi anche se ancora non si sa come questi possano agire.

Alcune sostanze non proteiche come la penicillina possono causare questo tipo di reazioni in quanto reagiscono chimicamente con i residui aminoacidici delle proteine self per formare coniugati aptene-carrier in grado di attivare i linfociti T helper.

Caratteristiche generali delle reazioni allergiche

Tutte le reazioni allergiche presentano caratteristiche comuni a prescindere dal tipo di antigene che le può scatenare e le manifestazioni patologiche che le caratterizzano. La tipica sequenza distintiva che scaturisce dall’esposizione a un antigene consiste nell’attivazione di popolazioni linfocitarie come i Th2 ed i Tfh (T helper follicolari) che produrranno IL-4 ed i linfociti B che, captando questa citochina, produrranno massicce quantità di anticorpi di classe IgE che si legano ai recettori per Fc espressi dai mastociti e quindi la stimolazione dei mastociti, dovuta alla loro riesposizione allo stesso antigene, causa il rilascio dei granuli con liberazione di mediatori lipidici ed istamina.

Figura 1: Sequenza degli eventi che caratterizzano le reazioni allergiche. ©Abul. K Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 438.

Il legame delle IgE ai recettori per il Fc delle immunoglobuline presenti sui macrofagi è anche denominato “fase di sensibilizzazione” poiché i mastociti rivestiti da IgE saranno pronti ad essere attivati al successivo incontro con l’antigene. La produzione di IgE negli individui atopici è dovuta allo switch isotipico degli anticorpi indotto dall’IL-4 e l’IL-13 prodotte maggiormente dai linfociti T helper 2 (Th2) e recepita da specifici recettori presenti sulla membrana dei linfociti B.

Reazioni attivate dalle IgE e dai mastociti

Tutte queste cellule e mediatori sono responsabili delle modificazioni emodinamiche immediate e delle risposte infiammatorie tardive che si verificano nel corso delle risposte allergiche, infatti possiamo distinguere due fasi nelle risposte allergiche: una reazione immediata ed una reazione tardiva.

Reazione immediata

Quando un individuo precedentemente esposto a un allergene, e che ha quindi prodotto le IgE specifiche, viene di nuovo a contatto con lo stesso allergene, se consideriamo un allergene inoculato per via intradermica (come ad esempio il veleno di una vespa) allora il sito di inoculo si arrossa a causa della vasodilatazione locale e si gonfia rapidamente a causa della fuoriuscita di plasma dalle venule.

Questa reazione di tumefazione morbida è detta pomfo e può riguardare un’area cutanea di svariati centimetri di diametro. Successivamente i vasi sanguigni ai margini del pomfo si dilatano ed assumono una sembianza congestionata a causa della presenza di eritrociti, fino a produrre la caratteristica formazione arrossata definita eritema.

Figura 2: Reazione pomfoide. ©Abul. K Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 450.

La reazione pomfoide deriva dalla sensibilizzazione dei mastociti residenti nel derma da parte delle IgE legate al FcεRI che, quando entrano in contatto con l’allergene, si aggregano ed attivano i mastociti che rilasceranno i granuli contenenti principalmente istamina.

L’istamina si andrà a legare su recettori espressi sulle cellule endoteliali delle venule che avvieranno la cascata dell’acido arachidonico sintetizzando e rilasciando PGI2, ossido nitrico e PAF. Tutti questi mediatori causano la vasodilatazione e la fuoriuscita di plasma.

Reazione tardiva

Entro 2-4 ore dalla reazione pomfoide segue la reazione tardiva che consiste nell’accumulo di neutrofili, eosinofili e linfociti helper. L’infiammazione raggiunge il suo apice intorno le 24 ore per poi recedere. Le citochine prodotte dai mastociti (come ad esempio il TNF-α) inducono nelle cellule endoteliali delle venule l’espressione di molecole di adesione come le E-selectine e dell’integrina ICAM-1, in questo modo si favorirà il reclutamento di leucociti come i neutrofili, eosinofili, basofili e linfociti T helper dal sangue verso il tessuto.

I più coinvolti tra questi leucociti sono gli eosinofili ed i linfociti Th2 che esprimono i recettori chemochinici CCR4 e CCR3 che legheranno le chemochine CCL11 e CCL17 prodotte da diversi tipi cellulari (incluse le cellule endoteliali).

Figura 3: Reazione immediata e tardiva. ©Abul. K Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 449.

Fonti: Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, Edra

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Infiammazione acuta https://www.biopills.net/infiammazione-acuta/ https://www.biopills.net/infiammazione-acuta/#respond Fri, 08 Nov 2019 15:25:33 +0000 https://www.biopills.net/?p=31676 infiammazione acutaL’infiammazione acuta è un tipo di infiammazione con prevalenza di fenomeni vasculo-essudativi (vasodilatazione e formazione dell’essudato – angioflogosi). I diversi quadri morfologici cambiano a seconda della causa, dell’intensità e della natura del tessuto interessato. L’infiammazione può essere di diversi tipi: Infiammazione sierosa Essudato abbondante povero di cellule e di fibrina Raccolta di liquido limpido fra […]]]> infiammazione acuta

L’infiammazione acuta è un tipo di infiammazione con prevalenza di fenomeni vasculo-essudativi (vasodilatazione e formazione dell’essudatoangioflogosi). I diversi quadri morfologici cambiano a seconda della causa, dell’intensità e della natura del tessuto interessato.

L’infiammazione può essere di diversi tipi:

Infiammazione sierosa

  • Essudato abbondante povero di cellule e di fibrina
  • Raccolta di liquido limpido fra strati basali e superficiali dell’epidermide
  • Si presenta dopo ustioni, congelamenti, irradiazioni con bolle o flittene (es. Infiammazione da micobatterio Tubercolare)

Infiammazione siero-fibrinosa

  • Essudato più o meno ricco di fibrina:
      • Ricco di fibrina: infiammazione fibrinosa
      • Povero di fibrina: infiammazione seriosa
  • Frequente nelle malattie che interessano la tunica sierosa (pleuriti, peritoniti, pericarditi)
  • Spesso i depositi di fibrina formano delle aderenze fra superfici opposte

Infiammazione fibrinosa

  • Essudato costituito prevalentemente da fibrina
  • In questo caso, oltre alla fibrina, fuoriesce anche il fibrinogeno con conseguente formazione di maglie
  • Essudato di consistenza solida (Pleurite secca, pericardite fibrinosa)
  • Tendenza dell’essudato all’organizzazione

Infiammazione catarrale

  • Tipica dei tessuti che elaborano muco (funzione del muco: difensiva, trattiene i batteri e poi viene espulso)
  • Tali epiteli sono ricchi di ghiandole unicellulari (Mucose), o da ghiandole pluricellulari (Acinose) e sono localizzati nelle tonache sottomucose
  • Le infiammazioni frequenti delle:
      • Vie aeree superiori sono: Riniti, faringiti, laringiti, bronchiti
      • Del tubo digerente sono: Gastriti, enteriti, coliti
  • Le mucose colpite sono: arrossate, ricoperte di essudato (muco) vischioso giallastro, il connettivo è edematoso, con vasi dilatati e molte cellule infiammatorie (granulociti)

Infiammazione purulenta

  • Caratterizzata da un essudato ricco di cellule e prodotti del loro disfacimento (pus) + microrganismi
  • Si può raccogliersi in cavità non preesistenti (Ascesso) oppure in cavità già esistenti. Piotoracepiocardite purulenta, Pioperitoneo → piocele
  • Causata da agenti batterici: streptococchi e stafilococchi
  • È caratterizzata da Ascessi metastasici

Infiammazione emorragica

  • Avviene quando l’agente flogogeno (= causa dell’infiammazione) determina la rottura dei vasi → Passaggio dei globuli rossi all’interno dell’essudato
  • Può generarsi:
      • In caso di traumi
      • Processi infettivi della cute (es. Carbonchio, vaiolo, tifo esantematico Glomerulo nefrite acuta, Pleuriti)

Infiammazione acuta necrotica- emorragica

  • Componente necrotica + carattere emorragico
  • Fase essudativa → accumulo di macrofagi e neutrofili placche di necrosi → formazione di escara (crosta) → ulcera → emorragie interne in corrispondenza della zona necrotica
  • Tipica di: ustioni gravi, infezioni da Salmonella typhimurium, ulcere da compressione, ulcere da reflusso e vasculiti

Infiammazione allergica

  • Caratterizzata da un essudato sieroso
  • Avviene in soggetti atopici in cui gli allergeni scaturiscono una risposta immunitaria con arrivo di eosinofili, di basofili e mastcells
  • Reazione rapida mediata dall’istamina
  • Aumento della permeabilità capillare con fenomeno essudativo
  • Spesso vi è l’evoluzione in infiammazione catarrale in quanto sopraggiunge infezione batterica
  • Coinvolge principalmente le Vie aeree superiori

Evoluzione dell’infiammazione acuta

  • Evoluzione favorevole (guarigione):
    • Riassorbimento dell’essudato
    • Rimozione degli agenti flogistici e degli elementi morti dalle zone infiammate
    • Riparazione tissutale
    • Neo-angiogenesi: formazione di nuovi vasi e nuove cell endoteliali à serve per garantire una migliore e maggiore irrorazione del tessuto danneggiato
  • Evoluzione grave: necrosi → noxa patogena non viene rimossa
  • Evoluzione intermedia: cronicizzazione (es. Fistole) quindi persistenza della noxa patogena o del danno che rigenera un’altra infiammazione e quindi un altro danno

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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Differenza tra essudato e trasudato https://www.biopills.net/differenza-tra-essudato-e-trasudato/ https://www.biopills.net/differenza-tra-essudato-e-trasudato/#respond Fri, 08 Nov 2019 15:05:12 +0000 https://www.biopills.net/?p=31671 essudatoQual è la differenza tra l’essudato e il trasudato? L’essudato, a differenza del trasudato, è di natura infiammatoria e ha una composizione ricca di cellule e proteine. Il trasudato invece è una fuoriuscita di liquidi di natura non infiammatoria. Cos’è il trasudato? Per trasudato si intende la fuoriuscita non infiammatoria di una quota maggiore di […]]]> essudato

Qual è la differenza tra l’essudato e il trasudato? L’essudato, a differenza del trasudato, è di natura infiammatoria e ha una composizione ricca di cellule e proteine. Il trasudato invece è una fuoriuscita di liquidi di natura non infiammatoria.

Cos’è il trasudato?

Per trasudato si intende la fuoriuscita non infiammatoria di una quota maggiore di liquidi dai vasi. Si può raccogliere nei tessuti interstiziali (edema) o nelle cavità preformate (idrope). Un esempio è l’ascite che rappresenta il trasudato nel cavo peritoneale o l’idrocele che è il trasudato nella cavità sierose del testicolo.

Formazione del trasudato:

  • Squilibrio emodinamico → squilibrio idrostatico (pressorio)
  • Ipoproteinemia → diminuzione pressione colloido-osmotica → edema discrasico

Cos’è l’essudato?

E’ quella componente, non solamente liquida, che esce dai vasi e che si raccoglie nel tessuto infiammato a causa di una noxa patogena che ha scatenato la risposta infiammatoria. A seconda della noxa patogena le caratteristiche fisico-chimiche variano; inoltre la quantità di proteine presenti nell’essudato è indice della gravità dell’infiammazione, più è ricco di proteine più l’infiammazione è grave (potrebbe avere esiti cicatriziali).

Normalmente l’essudato infiammatorio ha un pH acido dovuto alla demolizione glicogeno che porta alla formazione dell’acido lattico → abbassamento del pH.

Nell’essudato spesso sono presenti:

  • Ialuronico (tessuto connettivo)
  • Fosfolipidi
  • Acidi nucleici

Tutti gli elementi sopra riportati provengono dal disfacimento di cellule e batteri nel focolaio flogistico.

Nelle Flogosi acute tende ad avere una maggiore componente liquida, mentre nelle flogosi croniche vi è una maggiore componente cellulare (in generale gli eventi vasculo-essudativi, quindi flogosi acute, sono minori).

L’essudato prende il nome di:

  • Edema se si raccoglie nei tessuti interstiziali
  • Versamento infiammatorio se è raccolto in cavità preformate (ad esempio nella pleura)
  • Ascesso: essudato purulento raccolto in cavità che si formano in conseguenza all’infiammazione

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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Ricombinazione V(D)J https://www.biopills.net/ricombinazione-vdj/ https://www.biopills.net/ricombinazione-vdj/#respond Wed, 06 Nov 2019 14:27:08 +0000 https://www.biopills.net/?p=30237 ricombinazione-vdjI linfociti B e T producono recettori specifici per l’antigene solo dopo il riarrangiamento del DNA che porta alla fusione casuale di segmenti genici denominati V (variable), D (diversity), J (joining). Questa fusione casuale è denominata ricombinazione V(D)J, avviene in qualsiasi locus per le Ig o per il TCR e prevede la scelta casuale di un gene V, un segmento J ed […]]]> ricombinazione-vdj

I linfociti B e T producono recettori specifici per l’antigene solo dopo il riarrangiamento del DNA che porta alla fusione casuale di segmenti genici denominati V (variable), D (diversity), J (joining). Questa fusione casuale è denominata ricombinazione V(D)J, avviene in qualsiasi locus per le Ig o per il TCR e prevede la scelta casuale di un gene Vun segmento J ed un segmento D (lì dove è presente); la loro unione formerà un singolo esone per la regione variabile di un recettore dell’antigene.

Organizzazione dei geni delle Ig e del TCR

L’organizzazione dei geni per i loci Ig e del TCR è fondamentalmente simile in tutte le cellule ed è caratterizzata dalla segregazione spaziale di numerose sequenze codificanti per i domini variabili ed un numero relativamente basso per le sequenze codificanti le regioni costanti.

Organizzazione dei loci genici per le Ig

Tre loci separati codificano rispettivamente per tutte le catene pesanti H, le catene leggere di tipo κ e quelle di tipo λ delle Ig.

All’estremità 5′ di ciascun locus per le Ig è presente un cluster di geni V (ognuno dei quali di circa 300bp). A monte di questi cluster sono presenti il promotore ed una sequenza Leader (L), essenziali per la trascrizione in mRNA e la traduzione del polipeptide nascente.

A distanza variabile, in posizione 3′ rispetto ai geni V, si trovano i segmenti genici J (lunghi circa 30-50bp) strettamente associati alla regione che codifica per la regione costante.

Tra i geni V e J, nel locus della catena H, si trovano le sequenze codificanti per i segmenti D, questi sono presenti unicamente nelle catene pesanti e del tutto assenti nelle catene leggere.

Ogni locus per le Ig subisce un proprio riarrangiamento che coinvolge un certo numero di geni della regione C. Nell’uomo le catene leggere κ e λ hanno rispettivamente 1 e 4 geni C mentre la catena pesante ha 9 geni C localizzati in modo tale da codificare per i diversi isotipi e sottotipi degli anticorpi.

Sono inoltre presenti elementi regolatori che agiscono in cis come ad esempio gli enhancer (enh) ed i silencer.

Figura 1: Organizzazione dei loci Ig umani. ©Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 181.

Organizzazione dei loci genici per il TCR

Ciascun locus codificante per il TCR presenta un’organizzazione molto simile ai loci codificanti per le Ig. Ogni locus è formato da un cluster localizzato al 5′ composto da numerosi segmenti genici V, seguiti dai segmenti genici D (solo per quanto riguarda le catene β e γ) e da un cluster di segmenti genici J anche qui tutti a monte dei geni della regione C.

I loci γ e δ possiedono nel complesso un numero inferiore di segmenti genici rispetto ai loci α e β. A monte di ogni segmento genico V c’è un esone che codifica per un peptide leader e a monte di ogni esone leader c’è un promotore per ogni gene V.

Nelle catene β e δ il dominio V (della proteina) è codificato dai segmenti genici V, D, e J; mentre nelle catene α e γ il dominio V è codificato dai soli segmenti genici V e J.

Nell’uomo esistono 2 geni C in ciascuno dei loci per la catena β γ ed un solo gene C per le catene α δ. Ciascuna regione C è formata da 4 esoni codificanti per il dominio immunoglobulinico della regione extracellulare C, una regione cerniera, il segmento transmembrana e la coda citoplasmatica.

Organizzazione dei loci TCR umaniRicombinazione V(D)J

Il processo di ricombinazione V(D)J che avviene in qualsiasi locus per le Ig e del TCR prevede la scelta casuale di un gene Vun segmento J ed un segmento D (lì dove è presente) ed il loro successivo riarrangiamento a formare un singolo esone V(D)J che codificherà per la regione variabile di un recettore per l’antigene specifico per ogni singolo linfocita.

Nei loci per la catena leggera delle Ig e per le catene α e δ del TCR (entrambe mancanti dei segmenti D) un singolo evento di riarrangiamento unisce casualmente un gene V ad un segmento J; per la catena pesante delle Ig e per le catene β γ (dove sono presenti i segmenti D) avvengono due distinti eventi di riarrangiamento che devono avvenire separatamente: il primo evento ricongiunge un segmento D and un segmento J mentre il secondo evento ricongiunge il neoformato segmento DJ a un segmento V.

Perchè questo accada in primo luogo la cromatina deve essere aperta in regioni specifiche del cromosoma e successivamente i due segmenti genici devono essere avvicinati (a volte anche da posizioni cromosomiche molto distanti). Quindi alle terminazioni codificanti dei due segmenti genici devono essere effettuati dei tagli alla doppia elica del DNA dove verranno inseriti dei nucleotidi. Infine le terminazioni così processate vengono ricongiunte a formare il gene per il recettore. Le regioni C si posizionano a valle degli esoni V(D)J neoformati.

Sequenze che orchestrano la ricombinazione

Le proteine responsabili del processo di ricombinazione agiscono riconoscendo specifiche sequenze di DNA definite sequenze segnale della ricombinazione (Recombination Signal Seqences, RSS), localizzate all’estremità 5′ dei segmenti genici V, all’estremità 3′ dei segmenti J e ai due estremi dei segmenti D.

Le RSS sono costituite da una sequenza altamente conservata di 7 nucleotidi (CACAGTG) definita eptamero e localizzata vicino alla sequenza codificante, seguita da uno spaziatore di 12 o 23 nucleotidi non conservati e da una seconda sequenza altamente conservata di 9 nucleotidi (ricchi in AT) definita nonamero. Gli intervalli di 12-23 nucleotidi corrispondono rispettivamente ad uno e due giri completi di elica del DNA.

Durante la ricombinazione vengono effettuati dei tagli nella doppia elica tra l’eptamero delle RSS e le sequenze V, D o J adiacenti. Il frammento di DNA a doppia elica tagliato, che contiene le parti terminali dei segnali, viene rimosso sotto forma di anello, permettendo quindi alle estremità dei segmenti genici codificanti di congiungersi. Il riarrangiamento può avvenire per delezione (in media preponderante) o inversione di queste sequenze.

La ricombinazione si verifica soltanto se uno dei due segmenti è affiancato da uno spaziatore di 12 nucleotidi  e l’altro da uno di 23 nucleotidi, definendo così la cosiddetta “regola 12/23“.

In tutto ciò avverrà sempre prima la ricombinazione D-J e solo successivamente la ricombinazione V-DJ. Una delle conseguenze della ricombinazione è che le sequenze promotrici localizzate al 5′ dei geni V vengono portate in contiguità a sequenze enhancer situate a valle, negli introni J-C e al 3′ dei geni della regione C.

Ricombinazione V(D)J
Figura 3: Ricombinazione V(D)J. ©Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 183.

Meccanismi della ricombinazione

Il riarrangiamento dei geni per le Ig e per il TCR rappresenta una particolare forma di ricombinazione non omologa regolata dall’attività di diversi enzimi alcuni dei quali si ritrovano solo nei linfociti in corso di maturazione, mentre altri sono presenti in tutte le cellule e spesso coinvolti in meccanismi di riparo del DNA.

In questo processo si possono distinguere ben 4 eventi che avvengono in ordine sequenziale:

  1. Sinapsi: due distinti segmenti genici codificanti e le loro RSS adiacenti vengono posti in contatto grazie alla formazione di struttura ad anello e vengono mantenuti in questa posizione per tutti i successivi eventi.
  2. Taglio: vengono fatti dei tagli a doppia elica tra le RSS e le sequenze codificanti grazie a specifici enzimi. Due proteine (specifici per la linea linfoide) intervengono in questo processo e sono geni attivanti la ricombinazione 1 e 2 (Recombination-Activating Gene 1 and 2, RAG1 e RAG2) che si assemblano a formare un complesso contenente due molecole di ciascuna proteina, conosciuto anche come ricombinasi V(D)J. Questo complesso agisce come un’endonucleasi di restrizione: RAG1 diventa enzimaticamente attiva solo quando complessato con RAG2, a questo punto riconosce e taglia le sequenze di giunzione tra eptameri e segmenti genici codificanti. La terminazione 3′-OH dell’estremità codificante generata si lega covalentemente all’altro filamento di DNA formando una struttura a forcina (hairpin).
  3. Apertura delle hairpin e processamento: le strutture hairpin devono essere aperte e questo avviene grazie ad Artemis che è un’endonucleasi, il taglio che attua non è preciso e può rimuovere parte dei nucleotidi della sequenza codificante. Una volta aperte le hairpin interviene un enzima specifico per i linfociti noto come deossinucleotidiltransferasi terminale (Terminal Deoxynucleotidyl TransferaseTdT) che aggiunge in modo del tutto casuale circa 20 nucleotidi (definiti nucleotidi N), così facendo si aumenta ancora di più la diversificazione tra i vari recettori linfocitari.

    Funzione della TdT
    Figura 4: Funzione della TdT. ©Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 188.
  4. Unione: il processo di riparazione delle rotture del doppio filamento andrà a ricongiungere le estremità codificanti processate e gli enzimi che intervengono in questo processo sono in genere ubiquitari. Ci sono Ku70 e Ku80 che ricongiungono le terminazioni di DNA e reclutano la subunità catalitica dell’enzima DNA-PK in grado poi di riparare la doppia elica. Infine la ligasi IV riunirà le estremità.
    Sequenza degli eventi nel processo di ricombinazione V(D)J
    Figura 5: Sequenza degli eventi nel processo di ricombinazione V(D)J. ©Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, pagina 186.

     

Fonti: Abul K. Abbas, ottava edizione, Immunologia cellulare e molecolare, edra

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Infiammazione https://www.biopills.net/infiammazione/ https://www.biopills.net/infiammazione/#respond Wed, 30 Oct 2019 15:17:27 +0000 https://www.biopills.net/?p=31447 infiammazioneL’infiammazione è una serie cronologicamente articolata di eventi di risposta a uno stimolo lesivo con manifestazioni locali nella zona in cui è applicato lo stimo stesso. L’infiammazione avviene sempre nello stesso modo indipendentemente dalla causa che l’ha generata, la sede è soprattutto vascolare e mesenchimale, è un fenomeno locale la cui finalità è la circoscrizione […]]]> infiammazione

L’infiammazione è una serie cronologicamente articolata di eventi di risposta a uno stimolo lesivo con manifestazioni locali nella zona in cui è applicato lo stimo stesso. L’infiammazione avviene sempre nello stesso modo indipendentemente dalla causa che l’ha generata, la sede è soprattutto vascolare e mesenchimale, è un fenomeno locale la cui finalità è la circoscrizione della lesione dunque la guarigione.

Qualsiasi sostanza che è estranea alla composizione dei nostri tessuti può generare una risposta infiammatoria. Anche la necrosi tissutale, indipendentemente dalla causa, può generare l’infiammazione perché riversa nell’interstizio tutto il contenuto cellulare.

Caratteristiche dell’infiammazione

  • È n processo dinamico
  • È un processo difensivo circoscritto che tende a fissare la lesione nel punto dove ha agito la causa lesiva
  • Tutti gli eventi hanno sede nello stroma connettivale e nei vasi
  • la risposta è sempre la stessa qualunque sia la causa che l’ha provocata

Infiammazione acuta o cronica

Acuta

  • Angioflogosi: infiammazione che impegna soprattutto la componente vascolare
  • Caratterizzata da essudato infiammatorio
  • Caratterizzata dalla migrazione dei leucociti (neutrofili)
  • Se l’essudato torna come prima c’è restitutio ad integrum, vi è una nuova organizzazione dell’essudato → posso avere degli esiti (es. aderenze o briglie)

Cronica

  • istoflogosi
  • Presente quando la causa lesiva persiste
  • viene generato danno tissutale che alimenta la risposta infiammatoria acuta
  • caratterizzata da migrazione dei linfociti T e macrofagi
  • Essudazione ridotta al minimo

Leggi anche: Infiammazione acuta e cronica

Una qualsiasi noxa patogena (= causa di malattia) modifica lo stato stazionario (omeostasi), andando a causare o:

  • Angioflogosi (i. acuta): se ha successo nella rimozione della noxa p., posso avere: 1. risoluzione dell’essudato quindi restitutio ad integrum 2. organizzazione dell’essudato (es. edema fibroso) con rischio di aderenze o briglie. Se non viene rimossa la noxa p., posso avere: angioflogosi persistente o l’evoluzione a istoflogosi (da acuto a cronico).
  • Istoflogosi (i. cronica): non necessariamente è una conseguenza dell’infiammazione cronica. Se ha successo nella rimozione della noxa p., posso avere: 1. ritorno allo stato stazionario oppure degli esiti (es. calcificazione o fibrosi). Se non viene rimossa la noxa p., posso avere: 1. persistenza di focolaio flogistico (infiammazione in locus) 2. necrosi massima del tessuto.

noxa patogena

Segni cardinali dell’infiammazione

Rossore

  • Vasodilatazione
  • Aumento della quantità di sangue che arriva nel distretto a causa della vasodilatazione (iperemia). Iperemia attiva: aumenta la vasodilatazione. Iperemia passiva: ostacolo che riduce la velocità del flusso portando a stasi ematica

Calore

Aumenta la quantità di sangue → maggiore concentrazione di O2 e nutrienti → aumento del metabolismo → produzione del calore.

Gonfiore

Iperemia → aumento della permeabilità capillare che provoca edema.

Dolore

Modificazioni biochimiche vengono avvertite dai nocicettori (terminazioni nervose).

Sequenza di eventi dell’infiammazione

Fase iniziale: vasocostrizione

La vasocostrizione, localizzata al livello delle arteriole precapillari, ha la funzione di allerta che viene captata dai sinaptosomi (riconoscono variazione dell’omeostasi) che rilasciano adrenalina /noradrenalina. Nel tessuto connettivo ci sono: fibroblasti, mast cells, sinaptosomi (bottoni terminali delle sinapsi che contengono molecole quali adrenalina e noradrenalina e determinano la reazione a un evento) La vasocostrizione, nello specifico, agisce riprogrammando le cellule endoteliali.

Le cellule endoteliali:

  • Regolano la permeabilità endoteliale
  • In condizione di omeostasi mantengono un ambiente anti-infiammatorio (evitano l’extravasazione delle cellule del sangue) e antitrombotico (è fondamentale per regolare l’emorragia in caso di danno vascolare). La riprogrammazione serve per disattivare l’azione anti-infiammatoria: viene disattivata da adrenalina e noradrenalina.

Fase della vasodilatazione: iperemia

La vasodilatazione (evento fondamentale) avviene perché in questo modo c’è più sangue al livello delle arteriole capillari perciò arrivano più cellule.

La vasodilatazione inizia al livello delle arteriole precapillari:

  1. Aumento del diametro
  2. Rilascio degli sfinteri capillari → regola l’afflusso di sangue (maggiore irrorazione capillare)
  3. Apertura di nuove vie collaterali
  4. Iperemia
  5. Aumento della velocità di circolo
  6. Aumento della permeabilità

Tutto ciò avviene in due fasi:

Fase immediata

Liberazione di istamina e sostanze istamino-simili dai granuli delle mastcells.

Fase tardiva

Durante la fase tardiva viene mantenuta la vasodilatazione grazie a diversi mediatori.

Prostaglandine

Sono molecole derivanti dalla ciclizzazione dell’acido arachidonico (acido grasso di membrana) grazie all’enzima COX (ciclo ossigenasi). Sono inibite dai FANS (farmaci antiflogistici non steroidei). A livello intracellulare stimolano l’adenilatociclasi ⇒ AMP ciclico (cAMP), facilitano la liberazione di istamina. Sono sintetizzate in seguito a stimolo infiammatorio. Possiamo avere uno stimolo immediato che porta all’attivazione di una fosfolipasi di membrana con conseguente sintesi di prostaglandine direttamente sulla membrana stessa.  Successivamente si avrà la lesione dei lisosomi a seguito di un danno cellulare che porta al rilascio e all’attivazione delle fosfolipasi che liberano l’acido arachidonico dai fosfolipidi di membrana. Intanto il REL libera le ciclossigenasi che andranno a ciclizzare l’acido formando le prostaglandine.

L’acido arachidonico può prendere due vie:

  • Via della ciclossigenasi:
      • genera PGG2 e PGH2, in particolare la prostaglandina H2 potrà iniziare la:
        • Sintesi di PGE2 e PGF2: mantengono la vasodilatazione e la febbre
        • Sintesi di Prostaciclina PGI2: mantiene vasodilatazione e inibiscono aggregazione piastrinica
        • Sintesi di Trombossano A2+: causa vasocostrizione e promuove aggregazione piastrinica (via attivata in caso di danno endoteliale
  • Via della lipossigenasi: trasforma l’acido in leucotrieni, i quali stimolano la chemiotassi (richiamano le cellule del sistema immunitario) e generano vasocostrizione e broncospasmo.
Serotonina (5 idrossitriptamina)

Ha un effetto vasocostrittore periferico e coopera nella distruzione delle catecolamine una volta concluso il loro lavoro.

Aumento della permeabilità: essudazione

L’aumento di permeabilità è prodotto da un sistema a cascata (cascata delle chinine, cascata della coagulazione e cascata del complemento).

Il sistema del complemento è un sistema di difesa a cascata che comprende circa 20 proteine. Il sistema del complemento è prodotto dal fegato ed entra in circolo nel sangue in forma inattiva. Le proteine si attivano a vicenda per taglio proteolitico e hanno un effetto permeabilizzante. La loro funzione è: 1. formazione del MAC (membrane attack complex) che porta alla lisi diretta complemento-mediata della cellula da eliminare, 2. facilitare la fagocitosi perché alcune proteine che si formano richiamano i macrofagi (attività opsonizzante), 3. stimolare la chemiotassi.

La cascata del complemento può essere attivata da:

  • Via alternativa: è innescata quando proteine del complemento sono attivate sulla superficie microbica (immunità innata)
  • Via classica: è innescata quando le proteine del complemento sono attivate sulla superficie microbica (immunità innata) → legame antigene–anticorpo microbico richiama e attiva il sistema del complemento
  • Via della lectina: è attivata quanto una proteina plasmatica lega le glicoproteine dei microbi attivando la via classica.

Sulla superficie di tutte le cellule c’è anche una molecola chiamata DAF (Decay Accelerating Factor) che inibisce l’attivazione del complemento verso le cellule self.

Le funzioni del complemento sono:

  • Opsonizzazione: il C3b riveste i microbi e ne promuove il riconoscimento/ingestione da parte dei fagociti.
  • Chemiotassi: il C5a e il C3a attraggono i fagociti e promuovono il loro reclutamento
  • Lisi: formazione del complesso proteico che distrugge il microbo

Dopo l’attivazione del complemento e la vasodilatazione si ha l’essudazione. Questa consiste nella fuoriuscita dai vasi della fase liquida che si raccoglie negli spazi extracellulari e nella sostanza fondamentale del connettivo. Si stabilisce dunque l’edema infiammatorio.

L’essudato può formarsi in seguito a due eventi di modifica della permeabilità capillare:

  • Fenomeno attivo: diacidosi → cellula endoteliale fa pinocitosi nel lato interno alla vena e lo espelle esternamente
  • Fenomeno passivo: formazione di pori tra le cellule per contrazione del citoscheletro

A permettere il passaggio del liquido attraverso la parete del vaso sono:

  • Pressione idrostatica: peso del sangue sulle pareti del vaso
  • Pressione colloidoosmotica: dipende dalla concentrazione dei soluti, soprattutto proteine.

Fuoriuscita dai vasi degli elementi cellulari: diapedèsi

  • Essudazione: fuoriuscita dai vasi della fase liquida che si raccoglie negli spazi extracellulari e nella sostanza fondamentale del connettivo.
  • Vasodilatazione: marginazione dei leucociti e rarefazione delle cariche negative. In caso di vasodilatazione, la rarefazione delle cariche negative fa avvicinare le cellule alle pareti del vaso. 
  • Vi è l’uscita dei leucociti dai vasi attraverso il seguente meccanismo:
      1. Attrazione chemiotattica verso la zona lesa: la chemiotassi permette l’arrivo delle cellule nella zona danneggiata, ciò è permesso da sostanze con attività chemiotattica:
        • Tutti i frammenti “a” del complemento (es. C5a)
        • Batteri ed estratti batterici
        • MAF (macrophage activating factor) prodotte dai linfociti T posti a contatto con l’antigene
        • Leucotrieni A4 e B4 (Neutrofili/Piastrine – derivati dall’acido Arachidonico)
        • Interleuchine IL2, IL8 prodotte dai macrofagi.
      2. Adesione alle pareti del vaso. In questo caso le cui fasi sono: rotolamento → interazione tra CD15 (molecola di adesione) e selectina–E → adesione alle pareti → innesco tramite chemochine → attivazione delle integrine.
      3.  Uscita, diapedesi: processo mediato dal legame ICAM/integrine. La diapedesi si può dividere in: 1. Esodiapedesi o 2. Endiapedes

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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IAP: proteine inibitrici dell’apoptosi https://www.biopills.net/iap-proteine-inibitrici-apoptosi/ https://www.biopills.net/iap-proteine-inibitrici-apoptosi/#respond Tue, 29 Oct 2019 10:47:53 +0000 https://www.biopills.net/?p=31418 Le IAP sono quelle proteine che regolano l’attivazione delle caspasi in senso inibitorio. Esse agiscono al livello delle Pro-caspasi-9 e Pro-caspasi-3. Riprendendo la via delle caspasi, abbiamo visto che c’è una via intrinseca (apoptosoma) e una via estrinseca (DISC), le quali servono per fare il taglio proteolitico che andranno ad attivare le caspasi 8 e […]]]>

Le IAP sono quelle proteine che regolano l’attivazione delle caspasi in senso inibitorio. Esse agiscono al livello delle Pro-caspasi-9 e Pro-caspasi-3. Riprendendo la via delle caspasi, abbiamo visto che c’è una via intrinseca (apoptosoma) e una via estrinseca (DISC), le quali servono per fare il taglio proteolitico che andranno ad attivare le caspasi 8 e caspasi 9 che dunque potranno tagliare la caspasi 3. Per evitare l’attivazione della caspasi 3 entrano in gioco le IAP, le quali bloccano l’attivazione delle caspasi iniziatrici.

Attenzione: le IAP a loro volta possono essere inibita da SMAC (proteina proapoptotica, rilasciata dal mitocondrio)

Le IAP (Inhibitor Apoptosis Protein) sono proteine endogene che funzionano come regolatori intrinseci della cascata delle caspasi. Legandosi alle caspasi (anche se sono state già attivate) ne inibiscono l’attività enzimatica e ne promuovono ubiquitinazione e la degradazione. Sono caratterizzate da un dominio BIR domain, il quale serve per l’interazione con le caspasi, e da un RING finger, uno Zn-finger localizzato nelle proteine che funzionano come ubiquitina ligasi e sono coinvolte nella degradazione proteasoma – mediata.

Esistono però anche dei regolatori negativi delle IAP (azione pro-apoptotica, chiamate Smac  – “second mitochondria-derived activator of caspase”-). Sono molecole rilasciate dal mitocondrio, nello stesso modo con cui viene rilasciato il citocromo, che lega IAP inibendolo.

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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Bcl-2: geni, proteine e apoptosi https://www.biopills.net/bcl-2/ https://www.biopills.net/bcl-2/#respond Thu, 24 Oct 2019 13:28:28 +0000 https://www.biopills.net/?p=31222 Diagnosi tumoraleBcl-2 è la famiglia di geni per eccellenza che garantisce la sopravvivenza cellulare, se tali geni sono espressi in grandi quantità la cellula sopravvive. Dove si colloca Bcl-2 nei meccanismi di signaling? Bcl-2 e Bcl-X contrastano l’azione delle molecole pro-apoptotiche della famiglia BAX e BH3-only: quindi BAX è pro-apoptotico, mentre Bcl-2 è antiapoptotico. La famiglia […]]]> Diagnosi tumorale

Bcl-2 è la famiglia di geni per eccellenza che garantisce la sopravvivenza cellulare, se tali geni sono espressi in grandi quantità la cellula sopravvive. Dove si colloca Bcl-2 nei meccanismi di signaling? Bcl-2 e Bcl-X contrastano l’azione delle molecole pro-apoptotiche della famiglia BAX e BH3-only: quindi BAX è pro-apoptotico, mentre Bcl-2 è antiapoptotico.

La famiglia di geni Bcl-2 nei mammiferi è un gruppo che codifica per circa 20 proteine. È composta da 3 sottofamiglie:

  • Bcl-2: è un oncogene (gene o famiglia di geni che indirizzano la cellula verso un fenotipo neoplastico), ha azione anti-apoptotica
  • Bax: azione pro-apoptotica
  • BH3-only: azione pro-apoptotica se è in presenza di Bax

Si tratta, inoltre, di proteine altamente conservate durante l’evoluzione (sono presenti anche in specie molto più primitive come la Drosophila). Il primo studio su questa famiglia risale a quando è stato trovato traslocato nel linfoma follicolare delle cellule B. In particolare, è stato trovato traslocato sotto l’influsso dell’enhancer delle catene pesanti delle immunoglobuline, quindi Bcl-2 era overespresso (al posto delle catene pesanti delle Ig) e le cellule B erano dunque resistenti all’apoptosi.

L’overespressione di Bcl-2 si ritrova:

  • 80% di linfomi delle cellule B
  • 30-60% carcinomi della prostata
  • 70% carcinomi della mammella
  • 90% carcinomi del colon retto

Dai dati riportati capiamo che l’alterazione di Bcl-2 è molto frequente nei tumori in cui, per l’appunto, vi è una sua overespressione. È il primo oncogene che promuove la sopravvivenza cellulare invece che stimolare la proliferazione.

Leggi anche: Morte cellulare: quando il danno cellulare è irreversibile

La famiglia di Bcl-2

Bcl-2Di questa immagine è importante ricordarsi che:

  • Antiapoptotic:
    • Famiglia Bcl, ruolo anti-apoptotico
    • sono tutti caratterizzati da particolari domini:
      • BH1
      • BH2
      • BH3
      • BH4 (non sempre presente)
      • TM: dominio transmembrana
  • Proapoptotic: famiglie con funzioni proapoptotiche:
    • BAX
    • BH3-only:
      • il nome deriva dal fatto che hanno solo il dominio BH3 in comune con la famiglia Bcl-2
      • sono espresse in maniera tessuto specifica
      • sono sensori specifici e possono attivare la via intrinseca dell’apoptosi
      • L’attivazione dell’apoptosi può essere: Trascrizionale: nel caso di Puma, Noxa, Hrk → attivate da p53; Posttraduzionale: è il caso di Bad (attivata per fosforilazione), Bid (attivata dopo clivaggio), Bim-Bmf-Bad (attivate da legame con altre proteine)
      • Alcune delle BH3-only (proapoptotiche, Bim e Puma) possono legarsi in modo promiscuo a Bcl2 (antiapoptotiche) annullando reciprocamente l’effetto.
      • Alcune delle BH3-only possono legarsi in modo selettivo a Bcl2 (antiapoptotiche) annullando reciprocamente l’effetto.

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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Caspasi: funzione e classificazione https://www.biopills.net/caspasi/ https://www.biopills.net/caspasi/#respond Mon, 21 Oct 2019 21:58:27 +0000 https://www.biopills.net/?p=31160 CaspasiLe caspasi, o Cisteina Aspartato proteasi”, sono un gruppo (12 membri molto simili) di enzimi in grado di tagliare le proteine dopo un residuo di acido aspartico , tra queste distinguiamo le caspasi iniziatrici e le esecutrici. Questi enzimi sono molecole responsabili dell’esecuzione dell’apoptosi. Si tratta di molecole iniziatrici che attuano dei tagli proteolitici e degradano […]]]> Caspasi

Le caspasi, o Cisteina Aspartato proteasi”, sono un gruppo (12 membri molto simili) di enzimi in grado di tagliare le proteine dopo un residuo di acido aspartico , tra queste distinguiamo le caspasi iniziatrici e le esecutrici. Questi enzimi sono molecole responsabili dell’esecuzione dell’apoptosi. Si tratta di molecole iniziatrici che attuano dei tagli proteolitici e degradano le componenti cellulari.

Caspasi iniziatrici

Tra queste troviamo la 2, 8, 9, 10 e 12. Si sono evolute per collegare distinti pathway di segnalazione a monte con caspasi esecutrici a valle le quali eseguiranno il programma apoptotico. Hanno un lungo prodomain contenente moduli caratteristici per l’interazione proteina-proteina. Inoltre, sono in grado di autoattivarsi.

Caspasi esecutrici

Tra queste troviamo la 3, 6 e 7. Sono attivate dalla caspasi esecutrici e portano avanti il programma apoptotico. Sono caratterizzate da un prodomain breve.

Come sono fatte?

Hanno due domini:

  • CARD (Caspase Associated Recruitment Domain), ovvero quella parte di proteina che serve per reclutare altre proteine.
  • DED (Death Effector Domain)

Tutte le caspasi sono prodotte in forma inattiva e si trovano nel citoplasma, generalmente vengono attivate per taglio proteolitico: la caspasi attiva è sempre un omodimero composto da due proteine, le quali si attivano dopo il taglio proteolitico.

L’attivazione avviene grazie a:

  • Apoptosoma: complesso fatto di tante molecole di Apaf1 che, insieme al citocromo C e ATP, possono legare le procaspasi grazie al dominio CARD. L’apoptosoma taglia la procaspasi 9 che diventa caspasi 9 che a sua volta attiva la caspasi 3 (via intrinseca)
  • DISC: è un complesso fatto da un recettore (Fas) e da una proteina adattatrice (FADD). Lega la procaspasi 8 attivandola come caspasi 8 che causa l’attivazione della caspasi 3 (via estrinseca).

L’espressione delle varie caspasi generalmente è diminuita in alcuni tumori, un esempio sono il tumore della prostata e della mammella.

Fonte: Robbins e Cotran. Le basi patologiche delle malattie. Patologia generale.

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