Differenziamento dei linfociti T

Il differenziamento dei linfociti T non avviene in ambiente midollare ma direttamente nel timo, dopo che il progenitore linfoide vi è migrato. È nel passaggio dalla corticale alla midollare del timo che si ha la selezione e il differenziamento dei linfociti T, in particolare la selezione dei linfociti T avviene in base al criterio del “self or not self”, ossia in base al riconoscimento di proteine proprie dell’organismo e di proteine esogene da parte di queste stesse cellule. Per fare questo il timo, attraverso le sue cellule (tra cui citiamo le cellule timiche, le cellule epiteliali, ma sono presenti anche macrofagi specializzati e cellule dendritiche, in generale queste cellule sono comunque chiamate anche cellule APC o cellule presentanti l’antigene), concentra una serie di proteine estranee all’organismo, oltre a delle proteine endogene, il progenitore linfoide indifferenziato intanto durante la sua fase di maturazione impara a produrre il recettore per le cellule T, chiamato “T cell receptor” o TCR, che a sua volta andrà a riconoscere peptidi specifici virali o batterici, comunque esogeni al nostro corpo, infatti ogni linfocita T ha un suo recettore che si lega ad un determinato peptide. Questo recettore inizia ad essere prodotto nella fase di linfocita T intermedio, ed è proprio a questo livello che avviene la selezione di queste cellule, che si basa sul grado d’interazione che il TCR (che lavora solitamente assieme ad una proteina CD3), sintetizzato dal linfocita T, ha con le proteine esposte dalle cellule timiche (ma in generale si parla a questo livello di cellule APC o cellule presentanti l’antigene) mediante il processo di presentazione dell’antigene. Un legame forte, ossia ad alta affinità, dell’antigene al TCR significa che la proteina in questione è molto rappresentata nell’organismo e quindi è una proteina endogena, la cellula deve essere pertanto eliminata e andare incontro al processo di apoptosi (altrimenti si verificano le malattie autoimmuni), invece un legame debole è indice del fatto che la proteina che interagisce con il TCR è esogena, dunque la cellula può completare il processo di maturazione ed entrare in circolo. Questo processo in particolare è effettuato sempre dalle cellule T in via di maturazione e dalle cellule presentanti l’antigene, ma si compone di un processo di selezione positiva e un processo di selezione negativa, dati rispettivamente dall’interazione con antigeni esogeni ed antigeni endogeni. La presentazione dell’antigene, avviene attraverso le molecole di istocompatibilità (MHC) di classe I e II, in particolare le MHC I sono in grado di lavorare con una popolazione di linfociti T CD8+, che sono i citotossici, mentre le MHC II lavorano con una popolazione di linfociti T CD4+, che sono gli helper. Invece nel processo di attivazione del linfocita T, vediamo che intervengono sempre le molecole di istocompatibilità MHC I e II, in particolare se una cellula APC o una cellula dendritica fagocitano un virus, il meccanismo di processamento delle proteine virali è molto diverso dalla normale fagocitosi, infatti le proteine virali vengono veicolate attraverso delle vescicole all’interno del lume del reticolo endoplasmatico rugoso. Le MHC sono proteine di membrana del reticolo endoplasmatico rugoso che riconoscono in modo specifico i peptidi virali. Le MHC di classe I portano sulla membrana le proteine virali parzialmente digerite in piccoli peptidi, le espongono all’esterno e le presentano ai linfociti T CD8+ citotossici: un linfocita T citotossico riconoscerà in modo specifico con il suo TCR il peptide virale esposto dalla cellula APC, in questo modo però si ha il problema dell’amplificazione quantitativa della risposta al peptide virale appena riconosciuto, perchè i linfociti CD8+ positivi hanno un effetto citolitico e vanno a distruggere la cellula stessa. Le MHC di classe II, con lo stesso criterio, selezionano un peptide nella cellula APC e lo portano sulla superficie cellulare, in questo modo i peptidi virali vengono riconosciuti da un TCR di un linfocita T CD4+ helper. I linfociti T helper però non distruggono la cellula e dunque, a maggior ragione, occorre attuare il meccanismo di amplificazione della risposta a questo specifico antigene, i linfociti T helper attraversano quindi una intensa fase proliferativa. Il legame con il peptide virale porta la cellula APC a produrre interleuchina-1 che bersaglia, attraverso un recettore, il linfocita T helper, esso produce poi interleuchina-2 e con un meccanismo autocrino comincia ad attuare una via di proliferazione mediata appunto dall’interleuchina-2 e dal suo recettore, che darà origine ad un intensa via JAK/STAT. Queste sono anche cellule effettrici che producono citochine, le quali operano una immunomodulazione attivando tramite l’interleuchina-6 il differenziamento dei linfociti B a plasmacellule, tramite l’interleuchina-5 favoriscono la formazione dei granulociti eosinofili e tramite l’interleuchina-10 favoriscono la formazione e il lavoro delle cellule APC. L’effetto di immunomodulazione è però generalizzato, ed è dato dal fatto che le citochine mediano sia l’immunità umorale (immunità mediata dagli anticorpi) che l’azione delle cellule APC, infatti è importante saper rispondere a questo tipo di peptide anche una volta che entrano in circolo, dal momento che può essere riconosciuto a questo livello anche dalle immunoglobuline.

Tutte queste molecole sono presentate dalle cellule che abiamo citato in precedenza, infatti una caratteristica particolare di questi linfociti è quella di non essere in grado di legarsi agli antigeni solubili o isolati, ma solo ad antigeni presentati sulla membrana cellulare di diverse cellule. I linfociti T sono responsabili dunque dell’immunità cellulo-mediata, data appunto dai recettori TCR che rimangono sempre legati al linfocita T durante la sua vita, infatti il nome “cellulo-mediata” deriva dal fatto che l’antigene è presentato semopre da un’altra cellula, e viene legato da TCR.

La variabilità del TCR è ancora maggiore di quella delle immunoglobuline (nell’ordine dei 109-1011), infatti questo recettore di membrana è formato da un eterodimero che può essere costituito da due coppie differenti di catene, si parla infatti dell’eterodimero αβ e dell’eterodimero γδ. Si ha infatti per l’eterodimero αβ una variabilità pari a 1014 e per l’eterodimero γδ abbiamo una variabilità pari a 1016, questo sistema ha dunque una maggiore raffinatezza rispetto al sistema che governa l’immunità umorale (immunità governata dalla produzione di anticorpi). Per quanto riguarda il gene per il TCR, sono coinvolti il cromosoma 14, che ha anche il locus per le catene pesanti delle immunoglobuline, e il cromosoma 7. Sul cromosoma 14 ci sono i loci delle catene α e delle catene δ configurati in modo che il locus delle catene α sia interrotto dal locus delle catene δ. La catena pesante è rappresentata dalla catena δ, ed è caratterizzata da una sequenza L (leader) e da sequenze V, D e J per la porzione ipervariabile, una sequenza C per la porzione costante, una sequenza transmembrana e una sequenza citoplasmatica (la struttura di questo gene è del tutto simile alla struttura del gene per le catene pesanti delle immunoglobuline). La catena leggera α è invece caratterizzata da una sequenza L e da sequenze V e J per la porzione ipervariabile, da una sequenza C per la porzione costante, una sequenza transmembrana e una sequenza citoplasmatica, a differenza delle catene leggere delle immunoglobuline che non possiedono queste ultime due sequenze, ma per il resto la struttura rimane la stessa. Invece i loci delle catene β e γ sono presenti sul cromosoma 7, in particolare la catena pesante è rappresentata dalla catena β, in cui il gene è strutturato fondamentalmente come il gene per le catene pesanti delle immunoglobuline, ma sul cui gene l’endoduplicazione ha portato alla formazione di sequenze ripetute in cui sono presenti i geni D, J e C. La catena leggera γ ha un gene che si caratterizza in maniera del tutto analoga al gene per le catena leggera α, ma l’endoduplicazione ha agito anche a questo livello portando alla formazione di sequenze ripetute in tandem J e C.

In particolare si hanno due eventi di ricombinazione per le catene pesanti, infatti il riarrangiamento è produttivo quando si arriva a formare la sequenza VDJ, che si va poi ad associare alla porzione costante C, per le catene leggere invece si ha un solo evento di ricombinazione, ed il riarrangiamento è produttivo quando si arriva a formare la sequenza VJ, che si va poi ad associare alla porzione costante C. Si ottiene così un lungo trascritto che viene sottoposto al processo di splicing, che porta alla formazione di una catena pesante formata in sequenza dai geni L, V, D, J, C, dal tratto transmembrana e dal tratto citoplasmatico. La catena leggera risulta invece essere formata dai geni L, V, J, C, dal tratto transmembrana e dal tratto citoplasmatico. Entrambe queste porzioni si fissano alla membrana plasmatica del linfocita T, e formano due eterodimeri, uno αβ e l’altro γδ, che comunque a questo livello sono accompagnate dalla presenza di diverse proteine accessorie che ne coadiuvano la funzione.

Una grave compromissione dei linfociti T helper si ha nelle infezioni da HIV, in particolare questo avviene perché CD4 rappresenta un recettore per questo virus, mentre l’altro recettore è il CXCR4 (recettore anche di SDF, che è un fattore chemotattico, favorisce cioè lo spostamento cellulare a seconda della presenza di alcune sostanze chimiche nel loro ambiente, come può essere un nutriente tipo il glucosio) che è proprio delle cellule dendritiche e dei macrofagi. L’HIV, compromettendo i linfociti T helper dall’interno, compromette l’immunomodulazione, e compromettendo i macrofagi, compromette la risposta cellulomediata dei linfociti T CD8+ citotossici, quindi l’’HIV comporta una immunodeficienza molto grave perché in ultima analisi compromette la risposta immunitaria cellulomediata.