Citochine

IL-15 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori per IL-15 - Segnalazione - Effetti biologici

*Generalità* Citochina dell'immunità innata che induce induce la proliferazione e l'attivazione di NK e CD8+ a seguito di processi infettivi virali *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* I principali produttori sono: - Cellule dendritiche - Macrofagi - Monociti La secrezione di IL-15 avviene generalmente a seguito di infezione virale. *Recettori per IL-15* Complesso composto da IL-2/IL-15 Catena β recettore e γc *Segnalazione* Via di trasduzione: Jak3/STAT5/AT → sopravvivenza e proliferazione della cellula target. Attivazione di: - MAPK - PI3K - NF-kB *Effetti* Le funzioni di sopravvivenza di IL-15, sembrano riguardare la sopravvivenza di: - linfociti T CD8⁺ di memoria - Cellule NK - Cellule NK-T

Tumor Necrosis Factor - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori per TNF - Segnalazione indotta da TNF - Effetti del TNF

*Generalità* Il tumor necrosis factor (TNF) è il principale mediatore della risposta infiammatoria acuta ai batteri gram-negativi e altri microrganismi patogeni. *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Prodotto principalmente da: - Fagociti mononucleati attivati - Linfociti T attivati - Cellule NK - Mastociti Generalmente viene prodotto in seguito allo stimolo dei TLR con i prodotti microbici. Questa produzione può essere aumentata con la presenza di IFN-γ. Nei fagociti mononucleati viene prodotta come proteina transmembrana (N terminale citosolico, C terminale extracellulare) a formare sulla membrana una struttura a trimero, in grado di legarsi ai recettori TNF Tipo II. Da queste strutture, metalloproteasi possono staccare un polipeptide di 17KD, che forma un trimero di 51KD. *Recettori per TNF* TNF-RI e TNF-RII - I recettori hanno affinità abbastanza bassa rispetto recettori per citochine (Kd 10⁻⁹/10⁻¹⁰) - Sono espressi da quasi tutti i tipi cellulari *Segnalazione indotta da TNF* L'interazione del ligando con alcuni membri della famiglia dei recettori per TNF provoca l'associazione della porzione citoplasmatica con alcune proteine, dette *TRAF* (TNF Receptor-associated Factors) - I TRAF inducono l'attivazione di fattori di trascrizione → NF-kB, AP-1 - L'interazione TNF/TNF-RI → reclutamento di una proteina adattatrice che attiva le caspasi → apoptosi Diversi membri della famiglia dei recettori per TNF possono indurre trascrizione genica o apoptosi o entrambi i processi. *Effetti del TNF* La principale funzione biologica di TNF è quella di indurre il reclutamento di neutrofili e monociti nel focolaio infiammatorio e di attivarli. Per fare questi effetti, agisce sia sull'endotelio che sui leucociti: *Endotelio*: induce l'espressione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali - Provoca l'adesione precoce dei neutrofili, poi dei monociti e linfociti - Le molecole indotte sono le selectine e i ligandi per le integrine *Endotelio e macrofagi*: stimola sia le cellule endoteliali che i macrofagi a secernere chemochine, che aumentano l'affinità delle integrine leucocitarie per i loro ligandi - inducono chemiotassi e reclutamento dei leucociti *Macrofagi*: induce la secrezione di IL-1 → ha attività simile a TNF *Neutrofili e macrofagi*: potenzia l'attività microbicida. Le attività biologiche indotte da TNF in cellule endoteliali e leucociti sono di importanza fondamentale per le risposte infiammatorie locali rivolte contro microrganismi patogeni: - auando TNF viene prodotto in quantità insufficiente → minore resistenza alle infezioni - È tuttavia coinvolto nella patogenesi di reazioni infiammatorie locali dannose per l'ospite quali quelle che si verificano in corso di malattie autoimmuni Se lo stimolo è sufficientemente forte TNF entra in circolo e svolge azione simile ad un ormone endocrino, causando: - *Febbre*: agisce sull'ipotalamo, causando febbre (fattore pirogeno endogeno) stimolando le cellule ipotalamiche a sintetizzare prostaglandine61. - *Proteine di fase acuta*: agisce sugli epatociti, inducendoli a secernere la proteina amiloide A e il fibrinogeno. - *Cachessia*: la cachessia è un danno imponente al tessuto adiposo e muscolare. Causata da produzione prolungata di TNF - Deperimento fisico, causato dalla soppressione dell'appetito indotta da TNF - Anche TNF è in grado di inibire la sintesi della lipoproteina lipasi, enzima necessario per liberare gli acidi grassi dalle lipoproteine circolanti → i tessuti non riescono a utilizzare i grassi - Shock: quando le concentrazioni sieriche di TNF superano 10⁻7 → tono muscolare dei vasi e contrattilità miocardica vengono inibiti → caduta della pressione arteriosa e shock - Trombosi: TNF può indurre trombosi intramuscolare principalmente agendo sulla superficie endoteliale e causando la perdita delle sue normali proprietà anticoagulanti

Lista di alcune citochine emopoietiche

- C-kit ligando - Interleuchina 3 - Colony stimulating factors

Citochine infiammatorie - Generalità - Citochine più comuni

Mediatori centrali dell'infiammazione cronica e acuta. - Componente fondamentale della polarizzazione di CD4T linfociti TH1 e macrofagi M1 - Citotossiciità diretta contro cellule infettate *Citochine più comuni* - Tumor Necrosis Factor (TNF) - Interleuchina 1 IL-1α/β - IL-17 - IL-6

Classificazione funzionale delle citochine

1. Pro-infiammatorie 2. Anti-infiammatorie 3. Immunoregolatorie (spesso pro-inf) 4. Ematopoietiche 5. Chemochine 6. Interferoni (infiammatorio e immunomodulatorio e stimolazione antivirale)

Inflammosoma ?

Tre componenti: - Sensori citosolici NOD Attivati da PAMPs o DAMPs (danger associated molecular pathway - Adattatri (ASC) - Effettori (Casp1)

Genearlità suulle cinque tipologie di recettori per le citochine

Tutti i recettori per le citochine sono composti da una o più proteine transmembrana di cui: - Porzione extracellulare: lega la citochina - Porzione intracellulare: media la risposta Esistono 5 tipologie di recettori per le citochine, classificati in base all'omologia strutturale del recettore che lega la citochina e la porzione citoplasmatica che media le risposte cellulari. Questi sono: - Recettori di tipo I - Recettori di tipo II - Famiglia di recettori IL-1 - Recettori per il TNF - Recettori a sette domini transmembrana

Membri della famiglia del TNF

A parte il TNF-α, esistono numerose altre citochine e proteine di membrana che appartengono alla famiglia di TNF o dei suoi recettori, che svolgono funzioni importanti nelle risposte innate e specifiche: - *Ligando di CD40*: appartenente alla famiglia dei TNF-R, espresso sulla superficie dei linfociti T, è coinvolto nell'attivazione dei macrofagi e dei linfociti B - *FasL*: il ligando di Fas, membro della famiglia TNF-R, è coinvolto nell'uccisione di alcuni tipi cellulari. - *BAFF* e *APRIL*: proteine della famiglia di TNF con un ruolo cruciale nella sopravvivenza e differenziazione dei linfociti B

IL-2

*Generalità*: IL-2 è un fattore di crescita, sopravvivenza e differenziamento per i linfociti T: - Ha ruolo nella regolazione delle risposte T-dipendenti, agendo sui linfociti T regolatori - Agisce prevalentemente come fattore di crescita autocrino e paracrino - Sopravvivenza e proliferazione delle cellule T e B (utilizzati per la coltura), è ridondante (sono presenti altre citochine che svolgono questa funzizone) - Eliminazione di T cellule post attivate (non ridondante) *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* IL-2 è una citochina che viene prodotta principalmente dai linfociti T CD4⁺ dopo l'attivazione da parte dell'antigene e delle molecole costimolatorie: - L'attivazione del linfocita provoca l'inizio della trascrizione del gene che codifica per IL-2 - La produzione di IL-2 è transitoria, con picco di secrezione a 8-12 ore dall'attivazione - I linfociti T CD4⁺ attivati secernono IL-2 nella sinapsi immunologica, dove al contempo concentrano gli stessi recettori per IL-2 *Recettore per IL-2*: I recettori sono espressi in maniera differente nei diversi linfociti T: - *Linfociti T naive o effettori*: espressione del recettore indotta dall'attivazione - *Linfociti T regolatori*: espressione del recettore costitutiva IL-2R, recettore per IL-2, è un trimero costituito da tre catene peptidiche (IL-2Rα, IL-2/15Rβ e γ) associate non covalentemente: - IL-2Rα: unica catena specifica solo per IL-2, la quale si lega con bassa affinità alla catena α non associata alle altre subunità, ma senza portare significativa trasduzione del segnale - IL-2/15Rβ: catena che costituisce anche il recettore per IL-15, contribuisce al legame di IL-2 e causa l'attivazione della via di trasduzione Jak3/STAT5 - La catena γc è condivisa anche con i recettori per IL-4, IL-7, IL-15 → definita catena comune γ. Non direttamente coinvolta nel legame con IL-2 Necessaria tuttavia per stimolare il legame ad alta affinità e attivare la trasduzione del segnale sulla via MAPK/PI-3K Il complesso IL-2Rαβγc, è espresso costitutivamente a livelli molto bassi su linfociti T quiescenti (e linfociti NK), potendo legare IL-2 con una Kd di 10-9: - l'attivazione dei linfociti T naive CD4⁺, CD8⁺ e di memoria → espressione di IL-2Rα ex novo e aumento dell'espressione di IL-2Rβ - Dopo l'attivazione, il complesso è espresso con maggiore densità, causando un aumento dell'affinità per IL-2 a circa 10-11. Quindi il riconoscimento dell'antigene provoca l'espressione maggiore delle catene recettoriali, quindi l'aumento dell'affinità per l'antigene, nei linfociti T naive, di memoria ed effettori. I linfociti T regolatori CD4⁺ esprimono costitutivamente le catene α e β anche senza stimolazione da parte dell'antigene o di IL-2 La stimolazione cronica dei linfociti T regolatori porta alla liberazione e ad un aumento dei livelli sierici della forma solubile di IL-2Rα - Tale proteina solubile indica una forte stimolazione antigenica *Effetti biologici* IL-2 è necessaria per sopravvivenza e funzione dei linfociti T regolatori: - Questi sopprimono le risposte immunitarie verso antigeni self - L'espressione costitutiva del recettore per IL-2 sui linfociti T regolatori suggerisce che tali cellule necessitino di IL-2 per sopravvivere. Stimola la sopravvivenza, proliferazione e differenziazione dei linfociti attivati dall'antigene - IL-2 promuove la sopravvivenza anche inducendo la proteina anti-apoptotica Bcl-2 - Essa promuove inoltre la progressione del ciclo cellulare, inducendo la sintesi di ciclone e togliendo il blocco del ciclo - Induce nei linfociti la produzione di altre citochine: IFN-γ, IL-4 IL-2 induce proliferazione e differenziazione di cellule NK: - IL-2 induce proliferazione di cellule Nk e ne potenzia la funzione citotossica → genera le cellule killer attivate da linfochine - Le cellule NK non esprimono normalmente IL-2Rα, ma solo le catene comuni con IL-15 (β e γc) → necessarie maggior concentrazioni di IL-2 per indurre effetti nei linfociti NK - Induce la proliferazione e la sintesi di anticorpi nei linfociti B (dimostrati solo in vitro).

IL-1 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori per IL-1 - Segnalazione indotta da IL-1 - Effetti di IL-1 - Modulatori di IL-1

*Generalità* L'interleuchina-1, così come TNF, regola la risposta infiammatoria dell'ospite alle infezioni e ad altri stimoli Esistono 2 forme di IL-1, IL-1α e IL-1β, caratterizzate da un grado di omologia non superiore al 30%, ma in grado di legarsi agli stessi recettori - IL-1 α Manca della leader sequence per la secrezione. Si pensa che venga liberata in seguito a necrosi. Queste molecole sono allarmine, ovvero segnalatori della lisi necrotica. - IL-1 β necessita di essere processata dalla caspasi 1. *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* La principale sorgente di IL-1, come per TNF, sono i fagociti mononucleati attivati. La produzione è indotta da LPS o da TNF. Diversamente da TNF, è prodotta anche da tipi cellulari differenti dai macrofagi: - neutrofili - cellule endoteliali - cellule epiteliali Tra monociti maturi e macrofagi si rilevano differenze per la generazione di IL-β, dovute alla presenza costitutiva o meno della casp-1 - Monociti attivati: casp-1 costitutiva, rilascio di IL-1β a seguito di stimolazione di TRL - Macrofagi: necessitano di attivazione del TRL e di un segnale che attivi l'inflammosoma *Recettori per IL-1* Sono recettori di tipo I e II, la loro espressione cambia in base al tipo cellulare: - Linfociti T: Tipo I > Tipo II - Monociti, Linfociti B: Tipo II >>> Tipo I *I recettori di tipo I per IL-1* sono una famiglia dei recettori transmembrana composte da: - *Dominio Ig* extracellulare - *Dominio TIR* citoplasmatico, responsabile della trasduzione del segnale. Un altro membro della famiglia è il recettore per IL-18 *Il recettore di tipo II per IL-1* porta alla regolazione dell'attività di IL-1 poiché la sua funzione è quella di agire da decoy, ovvero inibisce il legame di IL-1 al recettore di tipo I con funzione attivante. *Segnalazione indotta da IL* - Tutto il signaling recettoriale è associato al tipo I. - Il tipo 2 tende a dar luogo a recettori solubili IL-1 agisce interagendo con il recettore per IL-1 di tipo I, che trasduce segnali che attivano NF-kB e AP-1: I meccanismi di trasduzione del segnale generati dal legame di IL-1 al suo recettore di tipo I sono simili a quelli che avvengono per i TLR: 1. Dopo il legame di IL-1, la proteina adattatrice MyD88 si associa al dominino TIR del recettore per IL-1 2. Successivamente al dominio TIR si legano anche: - Due chinasi: IRAK e IRAK4 - La proteina adattatrice TRAF-6 - I segnali a valle comprendono la fosforilazione di diversi secondi messaggeri e ulteriore formazione di complessi chinasi-proteina adattatrice 3. Il pathway termina con l'attivazione di NF-kB E' presente un antagonista anachir che antagonista il legame con il recettore di tipo I Sonon presenti intrachine (?) *Effetti di IL-1* Gli effetti biologici di IL-1 sono simili a quelli di TNF e dipendono dalla quantità di citochina prodotta: *Basse concentrazioni*: agisce da mediatore locale dell'infiammazione, inducendo *l'espressione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali*. *Alte concentrazione*: entra in circolo ed esercita un'azione endocrina. - Provoca febbre - Provoca sintesi delle proteine di fase acuta Le alte concentrazioni di IL-1 possono provocare gli effetti sistemici: - Direttamente: - Attraverso la sintesi di IL-6 e la produzione di piastrine e neutrofili. *Regolatori di IL-1* I fagociti mononucleati producono un inibitore naturale di IL-1: - strutturalmente simile alla citochina - Si può legare allo stesso recettore senza attivarlo → inibitore competitivo (antagonista) - Denominato antagonista del recettore per IL-1 (IL-1ra) - Modulatore endogeno di IL-1 → utilizzato per il trattamento dell'artrite reumatoide giovanile

IL-17 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione

Appartiene alla famiglia IL-17 che sinergizza le citochine infiammatorie TNF IL-1 *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Indotta da IL-23 (Anche TGF beta e IL-6 In assenza di IL-23) RORGama nuclear receptor -> differenziazione di cellule produttrici di IL-17 Prodotte linfociti T CD4⁺ effettori, nessuno dei quali è TH1 o TH2 - Il differenziamento di questa atipica popolazione di linfociti T CD4⁺ è mantenuto da TGF-β, IL-23 e altre citochine prodotte durante le risposte immunitarie innate (IL-6) *Recettori per IL-17* Esistono 5 recettori ampiamente distribuiti - IL-17 RA, B, C, D, E *Segnalazione indotta da IL-17* La trasduzione del segnale richiede IL-17RA e IL-17RC e ha come bersagli: - AP-1 - NF-κB - ERK1/2 - TRAF6 - JNK - p38 *Effetti di IL-17* - Stimolano cellule endoteliali e macrofagi a produrre citochine proinfiammatorie e chemochine (IL-8/CXCL8 e MCP-1/CCL2) - Induce diversi tipi cellulari a produrre citochine ematopoietiche → stimolano il midollo osseo a produrre neutrofili

TGF beta e cellule TR1

Cellule regolatorie di tipo 1 Tr1 sono cellule T adattive caratterizzate di secernere IL-10 IL-4 e IL-17 Secrezione - TGF beta - IL-10 (alti livelli) - I-4 e IL-17 (bassi livelli) - Granzima B e perforine (uccide cellule mieloidi) Interazione cellula-cellula che inibiscono i linfociti T: CTLA-4 e PD-1

Ruolo dei recettori solubili

I recettori solubili, complessati con le citochine possono serivre da potere tamponante ma anche da stabilizzante per quest'ultimo. Queste tendono ad essere accumulate dalla matrice

Citochine antiinfiammatorie - Tipologie citate e generalità sull'azione

IL-10 e TGF Beta - Riparazione tissutale - Spegnimento risposta infiammatoria (inibizione txn) Attraverso: inibizione txn citochine pro infiammatorie induzione fenotipo M2

Confronto attività TNF e IL-1

Le analogie biologiche tra IL-1 e TNF appaiono tuttavia ingiustificate, date le forti differenze strutturali che caratterizzano le due citochine e i loro recettori: - probabilmente i recettori per le due citochine condividono, almeno in parte, le vie di trasduzione del segnale. A livello biologico, si differenziano in quanto - IL-1 non può indurre apoptosi - A livello sistemico, da sola, non sarebbe in grado di provocare shock settico

Citochine immunoregolatorie

Potenti pro/anti infiammatorie (IL-2, IL-12, IL-4, IL-13) Via di trasduzione influenzata principalmente JAK/sTAT. Queste citochine sono dipendenti dalla catena comuna γ (γc). In questo contesto STAT5 è crocevia di molte citochine e fattori di crescita. Hiv induce il cleavage della regione di trasduzione di STAT5, inibendo i segnali di protezione cellulare.

C-kit ligand e IL-3

Recettore cKIT (CD117, protooncogene) -> STAT3, PI3K/mTOR, RAS/RAF/ERK pathways (sopravvivenza e proliferazione) IL-3 Stimola la produzione di preocursori di T e B linfociti, monociti e granulociti.

Attenuatori della risposta T: Recettori PD-1 e PD-1L / PD-2L

Recettore inibitorio della famiglia di CD28: - Espressa nei linfociti T e B, oltre che nei monociti, dopo l'attivazione cellulare. - Ha due ligandi (PDL-1 e PDL-2) omologhi a B7 1 e 2, espressi sulle cellule dendritiche e dai monociti attivati. - La coda citoplasmatica ha domini ricchi di tirosine con ruolo inibitorio (dominio ITIM) e dominio ITSM che contribuiscono all'inibizione della risposta T, attraverso il reclutamento di tirosine fosfatasi. PD-1 ha un effetto anti-infiammatorio - Promuovere l'apoptosi cellule T antigene specifiche - Inibisce l'apoptosi delle cellule T regolatorie

IL-13 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettore - Segnalazione - Effetti

*Generalità* 13 è una citochina strutturalmente correlata a IL-4 L'interleuchina 13 agisce assieme a IL-4 nell'indurre effetti biologici correlati ai fenomeni infiammatori allergici e alla difesa contro i parassiti *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* - Linfociti CD4+ TH2 - Cellule NK-T e da linfociti T CD8⁺ (nelle fasi precoci delle risposte allergiche) - Altre fonti sono basofili e eosinofili *Recettore* Eterodimero composto da - IL-4Rα - IL-13Rα1 Può legare sia IL-4 che IL-13 → spiegazione del perché tali molecole hanno attività simili - Tale recettore è espresso su un ampio spettro di cellule, tra cui fibroblasti, eosinofili, basofili, cellule endoteliali, cellule epiteliali bronchiali *Segnalazione* Via di trasduzione: simile a quella generata da IL-4R → Jak1 e Tyk2 → fosforilazione di STAT6 e IRS2 *Attività biologiche* I recettori per IL-4 e IL-13 sono distribuiti su cellule diverse e trasducono segnali differenti inducendo fenomeni distinti: *Fibrosi* IL-13 promuove la fibrosi durante la fase di riparazione del tessuto nei processi infiammatori cronici: - tale capacità è dovuta alla capacità di stimolare fibroblasti e macrofagi a sintetizzare collagene → induzione dell'arginasi e del TGF-β nei macrofagi - La fibrosi indotta da IL-13 contribuisce alla patogenesi dell'asma cronica *Muco* IL-13 stimola la produzione di muco da parte dell'epitelio bronchiale: - Proprietà non condivisa da IL-4 che contribuisce anch'essa alla patogenesi dell'asma - IL-13 induce la secrezione del muco stimolando proliferazione e differenziamento delle cellule caliciformi mucipare *Altre attività di IL-13*: - induzione dello scambio isotipico verso IgE nei linfociti B → proprietà condivisa da IL-4 - Promozione dell'infiammazione, inducendo molecole di adesione endoteliali e chemochine che mediano il reclutamento di granulociti e monociti ai tessuti infiammati - Processi pro-infiammatori protettivi contro i parassiti

IL-23 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettore - Segnalazione - Effetti

*Generalità* Citochina dell'immunità innata che funge da ponte tra immunità innata e specifica *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Prodotta da: - Cellule dendritiche - Macrofagi I segnali di produzione sono le infezioni microbiche *Recettore* Il recettore IL-23R è composto da: - IL-12R-β1 - Catena specifica IL-23R *Segnalazione* Attiva STAT3 e induce la produzione di IFNγ *Effetti* - In sinergia con IL-6, TGF-β1 e IL-23 stimola le CD4T naive a differenziare in TH14, produttrici di IL-17 → Produzione di citochine proinfiammatorie (IL-1b, TNF-a, IL-6 ...). - Rispetto IL-12, IL-23 ha più effetto sulle cellule T CD4 della memoria

IL-6 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori per IL-6 - Segnalazione indotta da IL-6 - Effetti di IL-1

*Generalità* Citochina pro-infiammatoria che si trova a cavallo tra infiammazione e anti-infiammazione, modulandone la fase acuta. *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Prodotta da: - Macrofagi - Cellule T - Fibroblasti - Osteoblasti - Muscolatura liscia (tonica media dei vasi) Viene prodotta in presenza di citochine infiammatorie come TNF e IL-1 La forma attiva è costituita da un omodimero le cui 2 subunità sono dotate di un dominio globulare a 4 α eliche *Recettori per IL-6* L'IL-6R è un recettore di tipo I che forma un complesso associandosi alla catena comune gp130 In alcuni casi, cellule non esprimenti IL-6R sono in grado di rispondere utilizzando gp130 quando IL-6 è legato alla *forma solubile di IL-6R* (trans-signaling) *Segnalazione indotta da IL-6* Il complesso IL-6R / gp130 induce l'attivazione della segnalazione JAK/STAT e MAPK *Effetti IL-6* IL-6 esercita diverse attività biologiche, in vari ambiti: - *Immunità innata*: stimola la produzione di proteine di fase acuta da parte del fegato. Media lo stato febbrile e l'aumento di calore agendo sui muscoli e il tessuto adiposo. - *Ematopoiesi*: stimola la crescita e differenziazione dei neutrofili. - *Immunità specifica*: stimola la crescita di linfociti B Gli effetti pro-infiammatori sembrebbero essere riconducibili al trans-signaling. Vice-versa, gli effetti anti-infiammatori sono riconducibili alla forma legata alla membrana.

IL-12 - Generalità e informazioni della molecola - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori - Segnali - Effetti

*Generalità* IL-12 è il principale mediatore delle fasi precoci delle risposte immunitarie innate ai microrganismi intracellulari, oltre ad avere un ruolo fondamentale nelle risposte cellulomediate specifiche per questi patogeni L-12 è un eterodimero composto da due subunità unite da un ponte disolfuro: - p35: subunità da 35 kD, costituita da 4 domini globulari α-elica - p40: subunità da 40 kD IL-12 appartiene a una famiglia composta da almeno cinque citochine eterodimeriche, con subunità omologhe a una o entrambe le catene p35 o p40: - IL-23 e IL-27 sono due membri che collaborano con IL-12 nell'induzione di risposte immunitarie protettive e patologiche, mediate dai linfociti T *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Le principali cellule che producono e secernono IL-12 sono: - Fagociti mononucleati - Cellule dendritiche attivate Esse sono in grado di produrre il dimero che è biologicamente attivo IL-12 può essere prodotta dalle APC che presentano l'antigene ai linfociti T sia durante la fase di attivazione che durante la fase effettrice cellulo-mediata, infatti la produzione viene indotta: - Stimolazione del TLR da parte di stimoli microbici, batteri intracellulari, infezioni virali - Linfociti T helper attivati → espongono il CD40L, che si lega al CD40 sui macrofagi e sulle DC → produzione di IL-12 *Recettori* IL-12 si lega ai recettori eterodimerici formati da IL-12R-β1 e IL-12R-β2. . *Segnali* Dopo il legame, IL-12R-β si fosforila in tirosina e dà luogo a sito di legame per *Tyk2* e *JAK2*→STAT4 *Effetti* - Produzione di IFN-γ - Differenziazione dei linfociti T helper CD4⁺ in linfociti TH1 - Potenziamento dell'attività citotossica delle cellule NK e dei CTL

IL-4 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettore - Segnalazione - Effetti

*Generalità* Insieme a IL-13 sono responsabili della polarizzazione delle cellule T CD4⁺ in H2 e indurre nei macrofagi la polarizzazione M2. L'induzione del fenotipo H2 si tratta di un sistema a feedback positivo. IL-4 stimola la produzione di IgE e l'attività di mastociti e eosinofili. *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Secreta da: - Linfociti T CD4⁺ TH2 (Produzione principale) - Mastociti e basofili potrebbero essere i responsabili dell'induzione del feedback di produzione *Recettore* - Catena α (IL-4Rα) appartenente al tipo dei recettori per citochine di tipo I - Catena comune γc *Trasduzione del segnale* Jak/STAT e IRS-2 (insuline response substrate 2) - Unica citochina che attiva STAT6 *Effetti biologici* - Scambio isotipico verso IgE IL-4 è la principale citochina che induce lo switching isotipico verso le IgE nei linfociti B -Differenziazione in TH2 IL-4 induce lo sviluppo dei linfociti TH2 a partire dai linfociti T CD4⁺ naive e induce la proliferazione delle cellule differenziate, con meccanismo autocrino. IL-4 è il più importante stimolo per l'espansione dei linfociti T helper 2

Trasforming Growth Factor beta - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Recettori - Segnalazione - Effetti

*Generalità* L'azione principale del TGF-β con il sistema immunitario è quella di inibire la proliferazione e l'attivazione dei linfociti e dei leucociti. I TGF-β sono in realtà una famiglia di citochine strettamente correlate, ma codificate da geni distinti (TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3) - Le cellule immunitarie sintetizzano normalmente TGF-β1. Le 3 isoforme, sono secrete in forma latente e complessata con altri due polipeptidi: - Latent TGF beta binding protein (LTBP) - Peptide associato a latenza (LAP) *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Il TGF-β1 è una proteina omodimerica sintetizzata e secreta da: - Linfociti T stimolati - Fagociti mononucleati attivati da LPS - Molti altri tipi cellulari. Il TGF-β1, è sintetizzato come precursore, scisso proteoliticamente nell'apparato di Golgi per formare l'omodimero: - secreto in forma matura ma latente, associata ad altri peptidi che devono essere rimossi a livello extracellulare *Recettori per TGF-β1 e segnalazione* Il recettore per TGF-β è costituito da due diverse proteine (TGF-βRII e ALK5) che trasducono il segnale attraverso un dominio con attività di serina/treonina chinasi. - Al legame di TGF-β con il recettore, ALK5 fosforila Smad2 e Smad3 → si associano a Smad4 → traslocano al nucleo, dove legano sequenze promoter dei geni bersaglio → trascrizione. Nel nucleo può essere indotta l'attivazione di MAPK8 Pathway, dando luogo ad apoptosi *Effetti TGF-β* Inibizione della proliferazione e delle funzioni effettrici dei linfociti T e dei macrofagi: - Agisce anche su altre cellule (es neutrofili e cellule endoteliali) → blocca gli effetti infiammatori delle altre citochine - In tal modo regola l'attenuazione/termine delle risposte immunitarie e infiammatorie Regolazione della differenziazione di distinte sottopopolazioni di linfociti T: - Il TGF-β prodotto dai linfociti T regolatori e forse anche dalle DC può bloccare lo sviluppo delle popolazioni TH1 e TH2 - In combinazione con altre citochine, invece, TGF-β può promuovere la differenziazione di una sottopopolazione di linfociti T CD4⁺ secernenti IL-17 Promuove lo scambio isotipico verso IgA: - Le IgA sono la classe di anticorpi coinvolta nelle risposte immunitarie nelle mucose Regola il riparo dei tessuti dopo l'attenuazione dei processi infiammatori e immunitari locali: - Funzione mediata dalla capacità di stimolare macrofagi e fibroblasti a sintetizzare collagene e enzimi preposti al rimodellamento della matrice. - TGF-β stimola anche l'angiogenesi

IL-10 - Cellule produttrici - Segnale di secrezione

*Generalità* L-10 agisce da inibitore dei macrofagi attivati e delle cellule dendritiche: - Implicato nel controllo delle risposte innate e dell'immunità cellulo-mediata - È uno dei principali inibitori delle risposte dell'ospite, soprattutto di quelle mediate dai macrofagi Poichè IL-10 inibisce l'attività delle cellule che la producono, essa può essere considerata un esempio di regolazione a feedback negativo *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Prodotta dai monociti ma attivata anche da: - linfociti T CD4+ CD25+ Foxp3+ - T regolatori - Mastociti Segnale di secrezione: Indotta dal legame di *PD-1* (Programmed cell death protein 1) a PD-1L o PD-2L (espressi da cellule dendritiche e monociti attivati) *Recettore per IL-10* Il recettore IL-10R appartiene alla famiglia dei *recettori per citochine di tipo II* ed è costituito da 2 catene che si associano a *Jak1* e *Tyk2*. *Segnalazione indotta da IL-10*: IL-10 → JAK/STAT→ STAT3 Quest'ultimo disaccoppia B7.1 (CD80) / B 7.2 (CD86) molecole co-stimolatorie in macrofagi e cellule B e porta alla deattivazione dei linfociti T (CD28, CTLA4) *Effetti di IL-10* Gli effetti biologici di IL-10 dipendono dalla sua capacità di inibire molte funzioni dei macrofagi attivati: - I macrofagi reagiscono ai microbi producendo citochine e esprimendo molecole costimolatorie, che potenziano l'attivazione dei linfociti T e le risposte cellulo-mediate - IL-10 agisce sui macrofagi attivati bloccando proprio queste risposte e facendo in modo di riportare il sistema immunitario allo stato quiescente, non appena il microrganismo è stato eliminato. PD-1 ha un effetto anti-infiammatorio - Promuovere l'apoptosi cellule T antigene specifiche - Inibisce l'apoptosi delle cellule T regolatorie

IL-7 - Generalità - Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione - Effetti

*Generalità* Sensore periferico di linfocitopenia che induce la stimolazione timica alla produzione di CD4 e CD8 *Cellule produttrici, segnali e modalità di produzione* Prodotta dalle cellule stromali del midollo osseo, timo, cellule dendritiche ed epatociti. *Recettore* Si lega a IL-7Rα chain e alla γc *Effetti* Nel midollo osseo: stimola la differenziazione dei progenitori linfoidi Nel sangue periferico: stimola la proliferazione di linfociti T e B e NK

Colony stimulating factors

*Granulocyte Macrophage CSF* (GM-CSF) - Colonie di granulociti e monociti - Segnalazione Jak-> STAT5 *M-CSF* - Colonie di monociti e macrofagi - Segnalaione MAP/ERK *G-CSF* - Colonie e granulociti - Signaling: Jak1/Jak2 -> STAT1, STAT3 ,STAT5

Tipologie di recettori per le citochine

*Recettori di tipo I* La porzione extracitoplasmatica è caratterizzata da: - Copie di un dominio a due coppie di residui di cisteina - Sequenza triptofano-serina (WSXWS) più prossimale alla membrana Per questo tendono a riconoscere citochine caratterizzate da 4 catene ad α elica. Questi recettori presentano una struttura multimetrica in cui una catena polipeptidica è adibita al riconoscimento e le altre alla trasduzione del segnale. Tutti i recettori di tipo I attivano la via di segnalazione JAK-STAT→ modificazione della trascrizione *Recettori di tipo II* I recettori di tipo II, a livello strutturale: - Condividono i residui di cisteine conservate, ma non la sequenza WSXWS - Sono composti da una catena peptidica che lega la citochina e da una catena che trasduce il segnale Tutti i recettori di tipo II attivano la via Jak-STAT → modificazione della trascrizione *Famiglia di recettori IL-1* I recettori di IL-1 condividono una sequenza citoplasmatica conservata, definita dominio TIR (Toll-like/IL-1 Receptor). Attivano vie di trasduzione che determinano la modificazione della trascrizione. *Recettori per il TNF* I recettori per il TNF appartengono a una grande famiglia di proteine, caratterizzate da domini extracellulari conservati, ricchi di cisteina. *GPCR*

Caratteristiche generale delle citochine - Descrizione generale - Caratteristiche comuni (7)

Sono peptidi in grado di modulare la risposta immunitaria. Sono caratterizzati da diverse caratteristiche comuni: *Secrezione breve ed autolimitata*: - Secrezione indotta on-demand *Le azioni sono generalmente locali* - Stimolazione autocrina - Stimolazione paracrina *Le citochine funzionano legandosi alle loro cellule target* - Recettori ad affinità molto alta - Numero limitato di recettori per citochina *I livelli di espressione dei recettori sono modulabili da segnali esterni* - La stimolazione da parte dell'antigene stimola i linfociti T e B ad essere più responsivi all'azione delle citochine *La risposta cellulare consiste generalmente in modificazioni dell'espressione genica che portano all'acquisizione di nuove funzioni / proliferazione / Morte cellulare*: Esempi: - Scambio isotipico nei linfociti B - Differenziazione dei linfociti T helper in H1 e H2 - Attivazione di meccanisi microbiicidi nei macrofagi In alcuni casi ciò avvine senza modificare il profilo genetico: - TNF: induce l'apoptosi attivando geni cellulari - Citochine: inducono modificazioni dell'affinità dei recettori integrinici e moodificazioni del citoscheletro *Attività pleotropica e ridondante* - Pleiotropismo, ovvero la capacità di una singola citochina di svolgere la propria funzione su diversi tipi cellulari, evocando anche effetti biologici diversi - Ridondanza, ovvero il fatto che un determinato effetto biologico può essere prodotto da diverse citochine *Influenza della sintesi/attività biologiche di altre citochine* Si possono verificare: - Effetti addittivi - Sinergizzanti - Antagonisti