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30/09/2020

Corso di Immunologia e Patologia 2020/2021

Corso di laurea Magistrale in Biologia curriculum Biomolecolare http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/corsi-di-laurea/laurea-inbiologia/presentazione/

I anno – I semestre Insegnamento

CFU

Chimica fisica biologica e laboratorio

6

Biochimica applicata e ingegneria proteica

8

Immunologia e Patologia

8

Evoluzione

6

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Corso di laurea Magistrale in Biologia curriculum Biologia del Differenziamento e Riproduzione http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/corsi-di-laurea/laurea-inbiologia/presentazione/

I anno – I semestre Insegnamento

CFU

Differenziamento vegetale molecolare

6

Immunologia e Patologia

8

Biologia del differenziamento cellulare

6

La maggior parte delle attività applicative e di laboratorio sono svolte durante la preparazione della tesi.

Insegnamento di Immunologia e Patologia Docente Prof. Candida Zuchegna Dipartimento di Biologia stanza numero 1D21 – tel. 081 679043 https://www.docenti.unina.it/#!/professor/43414e4449 44415a55434845474e415a434843444438354c3531433 039364b/riferimenti

Ricevimento studenti: il mercoledì dalle 11,30 alle 13,00 (e-mail)

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Insegnamento di Immunologia e Patologia Iscrizione al corso È possibile iscriversi al corso accedendo dal sito web docenti : https://www.docenti.unina.it Iscriversi al corso è necessario per accedere al materiale didattico

Insegnamento di Immunologia e Patologia Modalità di svolgimento del corso Lezioni: dal 28 settembre al 18 dicembre 2020 Lunedì dalle 11,15 alle 13,15 Mercoledì dalle 9,00 alle 11,00 Giovedì dalle 14,00 alle 16,00 (non sempre)

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Programma • Caratteristiche generali delle risposte immunitarie • Cellule e tessuti del sistema immunitario • Immunità innata ed infiammazione • Anticorpi e antigeni • Maturazione dei linfociti e riarrangiamento del recettore per l’antigene • Complesso maggiore di istocompatibilità presentazione dell’antigene ai linfociti T

e

• Attivazione dei linfociti T • Meccanismi effettori dell’immunità cellulo-mediata

Programma • Attivazione dei linfociti B e produzione di anticorpi

• Meccanismi effettori dell’immunità umorale • Tolleranza immunologica e autoimmunità • Immunologia dei trapianti • Immunità e tumori • Malattie da ipersensibilità • Cenni su immunodeficienze congenite e acquisite

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Libri di testo

Materiale didattico fornito dal docente (reperibile sul sito web docenti https://www.docenti.unina.it)

Esami di profitto Calendario Il calendario degli esami di profitto per a. a. 2020-21 è reperibile: • sul sito web del Dipartimento di Biologia http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/corsi-dilaurea/laurea-in-biologia/calendario-esami/ • sul sito web del docente https://www.docenti.unina.it Prenotazioni Le prenotazioni per sostenere gli esami di profitto vanno effettuate attraverso la segreteria online SegrePass: https://www.segrepass2.unina.it/Welcome.do

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Esami di profitto Aule • L’indicazione dell’aula in cui si svolgono gli esami è inserita dal docente negli avvisi prima di ogni appello • Il calendario dell’occupazione aule del Dipartimento di Biologia è reperibile all’indirizzo http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/prenot azioneaule/Web/view-schedule.php?sid=2

Reperibilità delle informazioni Il programma del corso a. a. 2020-21 è reperibile • nella pagina del docente sul sito web docenti https://www.docenti.unina.it • sul sito web del Dipartimento di Biologia http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/corsidi-laurea/laurea-in-biologia/syllabus/

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Reperibilità delle informazioni Tutte le informazioni relative a:

• • • •

Argomenti principali Modalità di svolgimento degli esami di profitto Domande d’esame più frequenti Appelli di esame

sono reperibili sul sito web docenti : https://www.docenti.unina.it e sul sito web del Dipartimento di Biologia all’indirizzo: http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/corsi-dilaurea/laurea-in-biologia/syllabus/

Modalità di svolgimento dell’esame di profitto • L'esame di fine corso mira a verificare e valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici relativi agli argomenti principali del programma (riportati in grassetto). • Durante la prova finale lo studente verrà interrogato sugli argomenti indicati nella sezione “domande di esame più frequenti”. • Sarà oggetto di valutazione il grado di completezza della risposta, il livello di integrazione tra i vari contenuti del corso e l'appropriatezza scientifica del linguaggio.

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Modalità di svolgimento dell’esame di profitto • ll raggiungimento da parte dello studente di una visione organica dei temi affrontati a lezione, congiunta alla loro utilizzazione critica, la capacità di fare collegamenti, la dimostrazione del possesso di una padronanza espressiva e di linguaggio specifico saranno valutati con voti di eccellenza. • La frequenza assidua e la partecipazione alle attività in aula ed in laboratorio saranno considerati elementi positivi di valutazione

Questionari di Ateneo • La valutazione istituzionale della didattica viene fatta attraverso la rilevazione dell’opinione degli studenti attraverso i questionari di Ateneo. • Le istruzioni relative alle modalità di accesso alla procedura di “Rilevazione Opinione degli Studenti” sulla piattaforma ESOL sono reperibili sul sito del Dipartimento di Biologia all’indirizzo: http://www.dipartimentodibiologia.unina.it/opinionidegli-studenti/

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Importanza della valutazione • La compilazione dei questionari di valutazione della didattica è molto importante per il miglioramento del Corso di Studi. • È importante leggere attentamente il quesito e rispondere in modo accurato e responsabile. • Tutte le informazioni riguardanti la didattica sono reperibili sul sito del Dipartimento di Biologia e sul sito web di ciascun docente.

• La Commissione Tutorato farà delle visite in aula per ulteriori chiarimenti per la compilazione dei questionari.

Corso di Immunologia e Patologia 2020/2021

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Patologie Malattie autoimmuni

Immunodeficienze

Ipersensibilità

Rigetto dei trapianti

Immunologia • • • • • • • • • • • • • •

430 a.C. – Tucidide – immunità verso la «peste» 1798 – Edward Jenner – prima vaccinazione 1877 – Paul Erlich – mastociti 1878 – Louis Pasteur – «Teoria dei germi» 1882 – Robert Koch – bacillo della tubercolosi 1883 – Ilya Ilyich Mechnikov – Fagocitosi 1890 – Von Behring e Kitasato – presenza di antitossine nel sangue 1900 – Paul Erlich – Antikörper 1903 – Sir Almroth Wright – opsonizzazione 1905 – Clemens Von Pirquet – malattia da siero 1957 – Frank Macfarlane Burnet – teoria della selezione clonale 1974 – Rolf Zinkernagel e Peter Doherty – restrizione MHC 1985-87 – Leroy Hood – identificazione geni Ig e TCR 1995 – Shimon Sakaguchi – cellule T regolatorie

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Immunità Protezione dalle malattie, più specificamente dalle malattie infettive La funzione fisiologica del sistema immunitario è la difesa da agenti infettivi. Possono tuttavia suscitare una risposta immunitaria anche sostanze estranee di natura non infettiva.

Immunità

Immunità innata

Risposta a sostanze estranee all’organismo, indipendentemente dalle conseguenze fisiologiche o patologiche di tale risposta

Immunità specifica

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Aspetti dell’immunità innata e adattativa Immunità innata

Immunità adattativa

Specificità

Per molecole condivise da Per antigeni microbici e non microbici microbi di uno stesso gruppo e molecole prodotte da cellule ospiti danneggiate

Strutture riconosciute

Spesso essenziali per la vita dei patogeni

Epitopi casuali

Repertorio recettoriale

Limitato, codificato nella linea germinativa

Molto ampio, generato per ricombinazione somatica di segmenti genici

Memoria

Assente

Presente

Reattività al self

Assente

Assente

Attivazione

Rapida (minuti-ore)

Lenta (giorni-settimane)

Componenti dell’immunità innata e adattativa

CELLULE BARRIERE CELLULARI E CHIMICHE

MEDIATORI SOLUBILI

PROTEINE EMATICHE

Immunità innata

Immunità adattativa

Fagociti (macrofagi, neutrofili), cellule natural killer

Linfociti B e T, cellule presentanti l’antigene (APC)

Cute, epiteli delle mucose; sostanze antimicrobiche Complemento, proteine di fase acuta, istamina, chinine, lisozima, defensine

Linfociti intraepiteliali, anticorpi secreti a livello delle superfici epiteliali

Chemochine e citochine infiammatorie

Anticorpi

Citochine

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Aspetti dell’immunità innata e adattativa

Immunità Innata (Naturale) • Prima linea difensiva

• Consiste di meccanismi pre-esistenti all’infezione • Capace di reagire con rapidità, ma che risponde in maniera identica se si ripete la stessa infezione • Viene attivata da strutture molecolari comuni a gruppi di microbi simili tra loro e non distingue le sottili differenze tra i diversi tipi di microbi

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Immunità Innata (Naturale) I componenti principali sono: 1)

Barriere chimico-fisiche dell’organismo

2)

Cellule ad attività fagocitica (neutrofili e macrofagi), cellule dendritiche e ad attività citotossica naturale (NK)

3)

Proteine del sangue (es. complemento)

4)

Citochine

Immunità Specifica (Acquisita) Forma di immunità più evoluta che si sviluppa in risposta alle infezioni e da esse viene “educata” (immunità adattativa) La sua potenza e capacità difensiva si accrescono ad ogni successiva esposizione ad uno stesso agente infettivo Caratteristiche: 1) Straordinaria specificità per le diverse macromolecole; 2) Capacità di “ricordare” (memoria immunitaria), ossia di rispondere in maniera sempre più potente in caso di ripetute esposizioni ad uno stesso microbo

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Immunità Specifica (Acquisita) Componenti: ❖ Linfociti ❖ Molecole da essi prodotte Le sostanze estranee in grado di indurre risposte immunitarie specifiche, o che di tali risposte sono bersaglio, vengono definite antigeni

Compare per la prima volta nei vertebrati Agnati, specializzandosi sempre più nel corso dell’evoluzione

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Tipi di risposte immunitarie specifiche IMMUNITÀ UMORALE

IMMUNITÀ CELLULARE

mediata da molecole circolanti denominate anticorpi, prodotte da cellule chiamate linfociti B

mediata da cellule chiamate linfociti T

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Immunità umorale Principale meccanismo di difesa per l’eliminazione dei microbi extracellulari e le tossine da essi prodotte Gli anticorpi riconoscono specificamente gli antigeni microbici, neutralizzandone l’infettività e destinandoli all’eliminazione da parte di vari meccanismi effettori Gli anticorpi possiedono diversi gradi di specializzazione e possono attivare meccanismi effettori diversi (es. fagocitosi, produzione di mediatori infiammatori)

Immunità cellulo-mediata Principale meccanismo di difesa per l’eliminazione dei microbi intracellulari (virus e alcuni batteri che sopravvivono e proliferano all’interno di cellule dell’ospite, rendendosi inaccessibili agli anticorpi) L’immunità cellulare favorisce la distruzione dei microbi residenti all’interno dei fagociti o la lisi delle cellule infettate

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Naïve: un individuo o un linfocita che non ha mai incontrato un particolare antigene

I soggetti che hanno risposto a un antigene microbico e sono protetti dalla successiva esposizione sono detti immuni

Immunità attiva/passiva

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Immunità attiva/passiva Attiva:

indotta dall’esposizione ad un agente estraneo, il soggetto immunizzato svolge un ruolo attivo nella risposta contro l’antigene

Passiva:

viene conferita trasferendo in un individuo siero o linfociti da un soggetto già immunizzato verso quell’antigene (il ricevente diviene immune senza essere mai stato esposto e senza aver mai risposto ad esso)

IMMUNITA’ ADATTATIVA ATTIVA

PASSIVA

Naturale

Artificiale

Naturale

Artificiale

Contatto con gli antigeni, l’organismo produce anticorpi e linfociti specializzati

Gli antigeni vengono introdotti con i vaccini, l’organismo produce anticorpi e linfociti specializzati

Gli anticorpi passano dalla madre al feto attraverso la placenta o al bambino attraverso il latte materno

Anticorpi presenti in un siero immune vengono introdotti per iniezione

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Innata

Immunità

Adattativa

Naturale Attiva (infezione)

Artificiale

Passiva (materna) Attiva (immunizzazione)

Passiva (trasferimento di anticorpi)

Immunità umorale: il tipo di immunità che può essere trasferita ai soggetti non immunizzati (naïve) attraverso frazioni ematiche acellulari (plasma o siero) contenenti anticorpi prelevati da soggetti immunizzati Immunità cellulare: la forma di immunità che può essere trasferita ai soggetti non immunizzati (naïve) attraverso cellule (linfociti T) ottenute da animali vaccinati, ma non con plasma o siero

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Caratteristiche delle risposte immunitarie specifiche • Specificità: ogni linfocita riconosce diverse componenti strutturali di una proteina complessa, un polisaccaride o altre macromolecole • Diversificazione: repertorio linfocitario estremamente elevato (109-1011 determinanti diversi) • Memoria: l’esposizione ad un antigene potenzia la futura capacità del sistema immunitario di rispondere a quell’antigene • Specializzazione: si generano risposte differenziate per contrastare i diversi tipi di agenti patogeni • Auto-limitazione: la risposta termina con l’eliminazione dell’antigene che l’ha generata (omeostasi) • Non-reattività verso il self: il sistema immunitario non riconosce e danneggia i costituenti antigenici propri dell’organismo stesso (tolleranza)

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Cellule dell’immunità adattativa

Linfociti Mediatori dell’immunità cellulare e umorale: riconoscono specificamente gli antigeni estranei e ad essi rispondono

Cellule accessorie Cellule effettrici

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Cellule dell’immunità adattativa

Linfociti

Marcatori fenotipici

Un individuo adulto possiede circa 5 x 1011 linfociti: 2 % nel sangue 10 % nel midollo osseo 15 % nei tessuti linfoidi associati alle mucose del tratto gastrointestinale e respiratorio 65 % negli organi linfoidi (linfonodi, milza)

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Cellule dell’immunità adattativa Linfociti B Riconoscono sia antigeni extracellulari che espressi sulla membrana delle cellule Si differenziano in cellule che producono anticorpi Mediatori dell’immunità umorale

Cellule dell’immunità adattativa Linfociti T Responsabili dell’immunità cellulare Non producono anticorpi Riconoscono solo peptidi antigenici legati a proteine autologhe codificate da geni presenti nel complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) ed espresse sulla membrana di altre cellule Non riconoscono antigeni solubili

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Cellule dell’immunità adattativa Linfociti T Si differenziano in diverse sottopopolazioni: • Cellule T helper (producono citochine che stimolano la proliferazione e la differenziazione degli stessi linfociti T e di altre cellule quali linfociti B, macrofagi e altri leucociti) • Cellule T citotossiche (CTL) (uccidono le cellule che presentano antigeni estranei come virus o altri microbi intracellulari) • Cellule T regolatorie (inibiscono le risposte immunitarie) • Cellule natural killer (NK) (coinvolte nell’immunità innata contro virus e altri microbi intracellulari)

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Sottopopolazioni linfocitarie % nel sangue Linfociti T reg

Cellule NK

Linfociti B

Linfociti T CD4+

Linfociti T CD8+

Cellule dell’immunità adattativa Cellule accessorie Svolgono un ruolo importante per la presentazione dell’antigene ai linfociti T e per la loro attivazione (Antigen Presenting Cell, APC) Non dotate di specificità per i diversi antigeni

Le APC più specializzate sono le cellule dendritiche, ma anche i fagociti mononucleati e altri tipi cellulari possono funzionare come cellule accessorie Gli antigeni vengono catturati e portati agli organi linfoidi e presentati ai linfociti T naïve per dare inizio alla risposta

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Cellule dell’immunità adattativa Cellule effettrici

Cellule dell’immunità adattativa Cellule effettrici Partecipano alla fase di eliminazione dell’antigene Si tratta di linfociti T attivati, fagociti mononucleati e altri tipi di leucociti Possono migrare nei siti periferici di esposizione all’antigene per eliminarlo Tutte le fasi delle risposte innate e adattative sono caratterizzate dall’interazione dei leucociti tra loro e con altre cellule dell’ospite; molte di queste interazioni si basano sull’azione di proteine secrete, chiamate citochine.

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CITOCHINE Mediatori solubili (polipeptidi)

del

sistema

immunitario

180 geni nel genoma umano che codificano per proteine strutturalmente assimilabili a citochine

Vengono sintetizzate in seguito a stimoli esogeni mediante trascrizione ex novo e non sono immagazzinate come molecole preformate

CITOCHINE Pleiotropismo: una citochina può agire su diversi tipi cellulari e avere diverse attività biologiche

Ridondanza: diverse citochine che svolgono la stessa azione Una citochina può stimolare, inibire o antagonizzare l’effetto di un’altra Possono avere azione:

▪ autocrina (sulle stesse cellule che le hanno prodotte) ▪ paracrina (sulle cellule adiacenti) ▪ endocrina (a notevole distanza dal sito di produzione)

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Risposte dell’immunità innata ➢ Infiammazione ➢ Difese antivirali

Risposte dell’immunità adattativa ➢ Produzione di anticorpi ➢ Fagocitosi dei microbi ➢ Uccisione delle cellule infettate da parte dei CTL

Risposta alle infezioni

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Fasi delle risposte immunitarie specifiche

❖ Cattura e presentazione dell’antigene ❖ Riconoscimento specifico dell’antigene ❖ Attivazione dei linfociti

❖ Fase effettrice

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❖ Cattura e presentazione dell’antigene Lo scopo è perm...