8-22. Le proteine effettrici citotossiche che innescano l’apoptosi sono contenute nelgranuli delle cellule T citotossiche CD8

Il meccanismo principale attraverso il quale agiscono le cellule T citotossiche è il rilascio dipendente dal calcio di granuli litici specializzati al riconoscimento dell’antigene sulla superficie di una cellula bersaglio. Questi granuli sono lisosomi modificati che contengono almeno dueclassi distinte di proteina effettrice citotossica che sono espresse selettivamente nelle cellule T citotossiche (Fig. 8.36)., Tali proteine sono immagazzinate nei granuli litici in forma attiva, ma le condizioniall’interno dei granuli impediscono loro di funzionare fino a dopo il loro rilascio. Uno di queste proteine citotossiche, noto come perforina, polimerizza per formare pori transmembrana in cellule bersaglio. L’altra classe di proteine citotossiche comprende almeno tre proteasi chiamate granzimi, cheappartengono alla stessa famiglia di enzimi-le proteasi della serina-degli enzimi digestivi tripsina e chimotripsina. Granuli che immagazzinano perforina e granzymes puòessere visto in cellule effettrici citotossiche CD8 armati in lesioni tissutali.,

Figura 8.36

Proteine effettrici citotossiche rilasciate dalle cellule T citotossiche.

Quando granuli purificati da cellule T citotossiche vengono aggiunti alle cellule bersaglio in vitro, lisano le cellule creando pori nel doppio strato lipidico. I pori sono costituiti da polimeri di perforina, che è un principalecostituente di questi granuli. Al rilascio dal granulo, la perforina forma una struttura acilindrica che è lipofila all’esterno e idrofila verso il basso centro di ahollow con un diametro interno di 16 nm (Fig. 8.37)., Non è noto se questa struttura sia prima formatae poi inserito nel doppio strato lipidico della membrana cellulare bersaglio, o seè formato nel doppio strato stesso. Il poro che si forma consente all’acqua ei sali passano rapidamente nella cellula. Con l’integrità della membrana cellularedistrutto, le cellule muoiono rapidamente. Un gran numero di granuli purificati può uccidere le cellule bersaglio in vitro senza indurre la frammentazione del DNA cellulare, ma questo meccanismo litico di uccisione cellulare probabilmente si verifica solo atartificially alti livelli di perforina che non riflettono l’attività fisiologica delle cellule T citotossiche.,

Figura 8.37

Perforina rilasciata dai granuli litici delle cellule T citotossichepuò inserirsi nella membrana cellulare bersaglio per formare pori. Le molecole di perforina, così come molte altre molecole effettrici, sonocontenuto nei granuli delle cellule T citotossiche (pannello a). Quando (più…)

Sia la perforina che i granzimi sono necessari per uccidere efficacemente le cellule. I separateroles della perforina e dei granzymes sono stati studiati in un sistema delle cellule thatrelies sulle somiglianze fra i granelli litici delle cellule di T ed i granulesof mastociti., Il rilascio di granuli di mastociti avviene sul cross-linking del recettore Fce (vedere Capitolo 9), proprio come il rilascio di granuli litici dalle cellule T CD8 avviene sul cross-linking del recettore delle cellule T. Il meccanismo di segnalazione per il rilascio del granello è pensato per essere thesame o simile in entrambi i casi, poichè sia il ricevitore del Fce che il receptorhave del T-cell i motivi di ITAM nei loro domini citoplasmatici ed il collegamento incrociato conduce alla fosforilazione della pirosina degli ITAM (vedi il capitolo 6).,

Quando una linea mastocitaria viene trasfettata con il gene per perforina o per granzyme,i prodotti genici vengono immagazzinati in granuli mastocitari e quando la cellula viene attivata attraverso il suo recettore Fce, questi granuli vengono rilasciati. Whentransfected con il gene per perforin da solo,i mastociti possono uccidere altre celle, ma un gran numero delle celle transfected sono necessarie poichè l’uccisione non è veryefficient. Al contrario, i mastociti trasfettati con il gene per granzyme Balone non sono in grado di uccidere altre cellule., Tuttavia, quando mastcells perforin-transfected egualmente sono transfected con il gene che codifica il granzyme B, le cellule o i loro granelli purificati diventano efficaci all’uccisione degli obiettivi come le cellule fromcytotoxic dei granelli ed i granelli da entrambi i tipi di cellule inducono la frammentazione del DNA.Ciò suggerisce che la perforina rende i pori attraverso i quali i granzimi possono muoversi nella cellula bersaglio.

I granzimi sono proteasi, quindi sebbene abbiano un ruolo nell’innescare l’apoptosi nella cellula bersaglio, non possono agire direttamente per frammentare il DNA., Piuttosto, devono attivare un enzima, o più probabilmente una cascata enzimatica, nella cellula bersaglio.Granzyme B può fendere l’enzima cellulare onnipresente CPP-32, che si crede abbia un ruolo chiave nella morte cellulare programmata in tutte le cellule. CPP-32 è un caspasee attiva una nucleasi, chiamata deossiribonucleasi attivata dalla caspasi o CAD, lasciando una proteina inibitoria (ICAD) che si lega e inattiva CAD. Si ritiene che questo enzima sia l’effettore finale della degradazione del DNA nell’apoptosi.

Le cellule sottoposte a morte cellulare programmata vengono rapidamente ingerite dalle cellule fagocitiche vicine., I fagociti riconoscono alcuni cambiamenti nella membrana cellulare, più probabilmentel’esposizione della fosfatidilserina, che si trova normalmente solo nel foglietto interno della membrana. La cellula ingerita viene quindi completamente scomposta e digerita dal fagocita senza l’induzione di proteine co-stimolatorie.Pertanto, l’apoptosi è normalmente un processo immunologicamente “silenzioso”; cioè, le cellule apoptotiche normalmente non contribuiscono o stimolano le risposte immunitarie.

L’importanza della perforina in questo processo è ben illustrata nei topi che hanno eliminato il loro gene della perforina., Tali topi sono gravemente difettosi nella loro capacità di montare una risposta citotossica delle cellule T a molti ma non tutti i virus, mentre i topi che sono difettosi nel gene granzyme B hanno un meno profounddefect, probabilmente perché ci sono diversi geni che codificano per granzymes.