Fisiologia del sistema immunitario

Diversità di linfociti

Il sistema immunitario specifico (in altre parole, la somma totale di tutti i linfociti) è in grado di riconoscere praticamente qualsiasi molecola complessa ideata dalla natura o dalla scienza. Questa straordinaria capacità deriva dai trilioni di diversi recettori dell'antigene prodotti dai linfociti B e T. Ogni linfocita produce il proprio recettore specifico, strutturato strutturalmente in modo tale da rispondere a un diverso antigene. Dopo che una cellula incontra un antigene che riconosce, viene stimolata a moltiplicarsi e la popolazione di linfociti che porta quel particolare recettore aumenta.

Come mai il corpo ha una così incredibile diversità di recettori che sono sempre pronti a rispondere alle molecole invasori? Per capirlo, sarà utile una rapida rassegna di geni e proteine. Le molecole del recettore dell'antigene sono proteine, che sono composte da alcune catene polipeptidiche (cioè catene di aminoacidi collegate tra loro da legami chimici noti come legami peptidici). La sequenza in cui gli amminoacidi sono assemblati per formare una particolare catena polipeptidica è specificata da una regione discreta di DNA, chiamata gene. Ma se ogni regione polipeptidica di ciascun recettore dell'antigene fosse codificata da un gene diverso, il genoma umano (tutte le informazioni genetiche codificate nel DNA che viene trasportato sui cromosomi delle cellule) dovrebbe dedicare trilioni di geni per codificare solo per questi immunitari proteine ​​del sistema. Poiché l'intero genoma umano contiene circa 25.000 geni, gli individui non possono ereditare un gene per ogni particolare componente del recettore dell'antigene. Invece, esiste un meccanismo che genera un'enorme varietà di recettori da un numero limitato di geni.

Ciò che viene ereditato è un pool di segmenti genici per ogni tipo di catena polipeptidica. Man mano che ogni linfocita matura, questi segmenti genici vengono riuniti per formare un gene per ciascun polipeptide che costituisce uno specifico recettore dell'antigene. Questo riarrangiamento di segmenti genetici alternativi si verifica prevalentemente, anche se non del tutto, a caso, in modo da poter ottenere un numero enorme di combinazioni. Un'ulteriore diversità è generata dalla ricombinazione imprecisa dei segmenti genetici - un processo chiamato diversificazione giunzionale - attraverso la quale le estremità dei segmenti genetici possono essere accorciate o allungate. Il riarrangiamento genetico avviene nella fase in cui i linfociti generati dalle cellule staminali diventano per la prima volta funzionali, in modo che ciascun linfocita maturo sia in grado di produrre un solo tipo di recettore. Pertanto, da un pool di sole centinaia di geni, è possibile creare una varietà illimitata di diversi recettori dell'antigene.

Altri meccanismi ancora contribuiscono alla diversità dei recettori. Sovrapposto al meccanismo descritto in termini semplificati sopra è un altro processo, chiamato mutazione somatica. La mutazione è il verificarsi spontaneo di piccoli cambiamenti nel DNA durante il processo di divisione cellulare. Si chiama somatico quando si verifica nelle cellule del corpo (soma greco significa "corpo") piuttosto che nelle cellule germinali (uova e spermatozoi). Sebbene la mutazione somatica possa essere un evento casuale in qualsiasi cellula del corpo, si verifica regolarmente nel DNA che codifica per i recettori dell'antigene nei linfociti. Pertanto, quando un linfocita viene stimolato da un antigene a dividersi, nuove varianti del suo recettore dell'antigene possono essere presenti sulle sue cellule discendenti e alcune di queste varianti possono fornire una misura ancora migliore per l'antigene responsabile della stimolazione originale.

Recettori e anticorpi dell'antigene delle cellule B.

I recettori dell'antigene sui linfociti B sono identici ai siti di legame degli anticorpi che questi linfociti producono una volta stimolati, tranne per il fatto che le molecole dei recettori hanno una coda in più che penetra nella membrana cellulare e li ancorano alla superficie cellulare. Pertanto, una descrizione della struttura e delle proprietà degli anticorpi, che sono ben studiate, sarà sufficiente per entrambi.