I linfociti B sono cellule del sistema immunitario che giocano un ruolo primario nell'immunità umorale dell'immunità acquisita (al contrario dei linfociti T che sono fondamentali nell'immunità cellulare).
La principale funzione dei linfociti B è quella di produrre anticorpi contro uno specifico antigene svolgendo anche il ruolo di APC (cellula presentante l'antigene) ed eventualmente evolversi in linfociti B memoria dopo l'attivazione dovuta all'interazione con un antigene.
I linfociti B sono cellule che, in seguito a stimolazione, sono capaci di proliferare e trasformarsi in cellule effettrici, le plasmacellule, queste ultime capaci di produrre anticorpi.
Caratteristiche generali Il loro nome deriva dal luogo in cui sono stati scoperti la prima volta, un organo degli uccelli chiamato "borsa di Fabrizio". Sebbene con le scoperte successive si notò che i linfociti B erano prodotti anche nell'uomo, la B del nome è rimasta per ricordare il luogo in cui sono generati cioè bone marrow (midollo osseo in inglese).
Dopo una maturazione che si svolge dapprima nel midollo, poi nella milza per finire negli organi linfoidi secondari i linfociti B diventano in grado di produrre anticorpi o immunoglobuline che sono proteine specifiche che riescono ad identificare in maniera precisa e pressoché univoca specifici antigeni.
Il rilascio di anticorpi specifici per un antigene causa l'uccisione dei microbi che lo esprimono tramite diverse vie (complemento, fagocitosi ecc...)
Il primo contatto che avviene tra un linfocita B maturo e l'antigene è seguito nelle successive 48-72 ore da uno stadio di raccolta delle informazioni necessarie alla sintesi dell'adeguato anticorpo (periodo induttivo). Una volta terminato questo lasso di tempo, il linfocita B maturo si divide per mitosi, producendo una plasmacellula ed un linfocita B di memoria.
La risposta anticorpale può essere primaria o secondaria. La risposta primaria consiste nell'attivazione di linfociti B naive da parte di un antigene con il quale non erano mai venute a contatto, mentre la risposta secondaria consiste nell'attivazione delle cellule B di memoria le quali hanno in precedenza già riconosciuto lo stesso antigene. Da ciò deriva il fatto che la risposta secondaria è più rapida di quella primaria, è più intensa, costituita per una frazione maggiore da IgG rispetto a IgM, ha una maggiore affinità verso l'antigene e per questo è capace di intervenire anche in caso di basse quantità di quell'antigene.
Tipologie Esistono fondamentalmente 3 tipi di linfociti B che derivano da diverse tappe di maturazione: linfociti B-1: esprimono IgM in quantità maggiore rispetto alle IgG e i loro recettori sono polispecifici, e ciò sta a significare che presentano bassa affinità per un gran numero di antigeni; linfociti B della zona marginale: sono linfociti B non circolanti che si trovano nella zona marginale della milza. linfociti B follicolari o ricircolanti: sono linfociti B che risiedono nei follicoli degli organi linfoidi secondari in attesa di incontrare l'antigene. Quest'ultimo tipo di linfociti B, nel corso della maturazione può dare luogo a plasmacellule o linfociti della memoria. I linfociti maturi che non abbiano ancora incontrato l'antigene vengono chiamati naive o vergini.
Plasmacellula
Le plasmacellule sono in grado di produrre anticorpi per anni dopo l'arrivo nel midollo osseo e sono le responsabili della protezione immediata nel caso di un'esposizione successiva dell'antigene.
Esistono due tipi di plasmacellule: a breve sopravvivenza e a lunga sopravvivenza. Le prime si formano nei foci extrafollicolari durante le fasi precoci dell'attivazione T-dipendente e in quelle T-indipendenti. Le seconde, invece, si generano durante la reazione del centro germinativo e acquisiscono la capacità di migrare nel midollo osseo dove ricevono stimoli di sopravvivenza che possono durare anche tutta la vita.
La formazione di una plasmacellula richiede pesanti cambiamenti morfologici nei linfociti B da cui derivano. In primo luogo nel reticolo endoplasmatico che, essendo il sito principale per la produzione di proteine, diventa prominente, ma anche la capacità secretoria risulta notevolmente aumentata. Dal punto di vista funzionale cambia anche il tipo di anticorpo prodotto: da recettore transmembrana diventano anticorpi solubili. Questo richiede un diverso processamento dell'mRNA che anziché portare ad un anticorpo con dominio transmembrana, traduce per un'immunoglobulina terminante con amminoacidi polari.
Sebbene tutti i linfociti B siano in grado di produrre entrambi i tipi di anticorpi, quelli secreti sono prodotti prevalentemente dalle plasmacellule.
Linfocita B di memoria I linfociti B di memoria si originano per la prima volta durante la risposta immunitaria primaria.
La plasmacellula secerne una grande quantità di anticorpi, ma muore dopo circa 7 giorni; la cellula della memoria invece ha la capacità di sopravvivere anche per tutta la vita dell'organismo e continuano a vagare nell'organismo in cerca dell'antigene.
Nel caso tali cellule scovino un antigene specifico una seconda volta, la risposta immunitaria secondaria è estremamente più rapida: inizia subito infatti la produzione dell'adeguato anticorpo.
Maturazione I linfociti B inizialmente si sviluppano nel fegato fetale, dopo la nascita vengono generati nel midollo osseo. La genesi comincia da progenitori che non esprimono le Ig (HSC, Hematopoietic Stem Cells) che si svilupperanno in linfociti immaturi esprimenti Ig di membrana. Questi linfociti abbandoneranno il midollo osseo per spostarsi nella milza dove continueranno la maturazione. Lo sviluppo nell‘uomo impiega 2-3 giorni circa.
Stadi di sviluppo La maturazione è scandita da tappe nelle quali i linfociti sono caratterizzati da specifici marcatori e tipi di Ig. Pro-B: Il primo progenitore orientato verso la linea B è detto cellula pro-B. Queste cellule esprimono CD19 e CD10, ma non producono ancora immunoglobuline. Esprimono le proteine Rag necessarie alle ricombinazioni nel locus delle catene pesanti, ovvero D-J e poi V-DJ. Al termine del riarrangiamento i segmenti non interessati vengono rimossi. La ricombinazione V con DJ avviene solo in questo stadio ed è un momento cruciale dal momento che solo il gene V riarrangiato verrà trascritto. In questo momento è presente il picco dei livelli di TdT che si riducono poco prima che la ricombinazione V-J delle catene leggere termini. Successivamente avviene la trascrizione di un RNA che comprende i segmenti VDJ e Cμ con la conseguente formazione di una immunoglobulina μ. L'espressione di questa Ig trasforma il pro-B in una cellula pre-B. Pre-B: La caratteristica che contraddistingue i linfociti pre-B è l'espressione del cosiddetto recettore pre-B (o pre-BCR da B Cell Receptor). Questo è formato dalla Igμ complessata con le catene leggere sostitutive (λ5 e V, chiamate così perché omologhe alle catene vere e proprie ma dotate di una sequenza costante) e le Igα e Igβ. Il pre-BCR completo porta il passaggio da pro-B a pre-B e la sua massiccia proliferazione, il tutto indipendentemente dal ligando e svolgendo un importante punto di controllo nella maturazione stessa. Di estrema importanza in questa fase è la tirosina chinasi di Bruton (Btk, Bruton's tyrosine kinase) una proteina facente parte della segnalazione indotta dal pre-BCR. La mancanza di Btk porta ad una patologia chiamata agammaglobulinemia legata al cromosoma X. Il pre-BCR se riarrangiato correttamente inibisce la ricombinazione del locus della catena pesante nell'altro cromosoma operando variazioni nella struttura cromatinica che impediscono l'accesso agli enzimi ricombinanti. Se il recettore non si formasse per un cattivo riarrangiamento, allora l'allele presente sul secondo cromosoma può completare la ricombinazione V(D)J. Quindi ogni linfocita B può codificare la catena pesante da uno solo dei due alleli presenti nel proprio genoma in un fenomeno detto di esclusione allelica. Se entrambi gli alleli risultano incapaci di creare un recettore, la cellula verrà a mancare dei segnali di sopravvivenza necessari e morirà. Infine, il recettore pre-B è in grado di inattivare il gene che codifica per la catena leggera sostitutiva stimolando (senza essere però necessario) il riarrangiamento della catena leggera. Linfociti B immaturi: Il passaggio successivo, indotto anche dal pre-BCR, è il riarrangiamento per la catena leggera che, a meno di errori, porterà alla formazione di una catena leggera κ. In caso contrario la cellula può riarrangiare il locus λ. Come per le catene pesanti, un anticorpo può contenere un solo tipo di catena leggera in quanto il riarrangiamento λ avviene se e solo se non è avvenuto quello per κ o se quest'ultimo ha dato vita ad una catena autoreattiva. Il fenomeno in questo caso è noto come esclusione isotipica della catena leggera. La mancata formazione di una catena leggera funzionante porta alla morte cellulare. La ricombinazione della catena leggera porta all completamento dell'immunoglobulina (una IgM) e il passaggio di fatto al rango di linfociti B immaturi dove le IgM vengono espresse sulla membrana insieme alle Igα e Igβ. I BCR funzionanti inviano segnali all'interno della cellula che interrompono l'espressione di Rag (e quindi della ricombinasi) impedendo quindi un possibile ulteriore riarrangiamento. I linfociti B immaturi non proliferano ma vanno incontro a selezione in base alla loro affinità verso gli antigeni: se fortemente autoreattivi muoiono, se poco autoreattivi lasciano il midollo osseo per dirigersi alla milza e completare la maturazione. Sottopopolazione di linfociti B maturi: L'appartenenza ad una sottopopolazione rispetto che ad un'altra dipende dalla posizione del progenitore. Le HSC presenti nel fegato fetale genereranno linfociti B-1, mentre quelle nel midollo osseo ai linfociti B-2 che durante la maturazione (in base all'affinità del recettore per gli autoantigeni) verranno indirizzati ai linfociti B della zona marginale o linfociti B follicolari. Linfociti B-1: sono prodotti nel fegato fetale e presentando un repertorio anticorpale estremamente ridotto. Nelle mucose circa la metà dei linfociti che secernono IgA sembrano derivare da questi. Linfociti B della zona marginale: sono linfociti simili ai B-1 per la loro limitata specificità ed esprimono CD21. Linfociti B follicolari : sono linfociti che esprimono anche le IgD oltre alle IgM. Questo avviene perché durante la ricombinazione V(D)J vengono mantenuti i geni Cδ Cμ che vengono poi tradotti solo uno per catena grazie allo splicing alternativo dell'RNA durante il quale possono generare due RNA diversi che tradurranno per le due Ig distinte. La doppia espressione è accompagnata dalla competenza funzionale e dalla capacità di ricircolazione che li trasforma in linfociti B maturi.
Selezione del repertorio I linfociti B vanno incontro a dei fenomeni di selezione che dipendono dalla funzionalità dei recettori espressi. Un primo esempio si ritrova nello stadio di linfociti B immaturi dove i BCR completi e maturi inviano segnali che sembrano bloccare l'espressione dei geni Rag interrompendo le possibili ricombinazioni e mantenendo in vita i linfociti B. Questi segnali sono chiamati segnali tonici del BCR. Un altro esempio di selezione avviene in caso di insuccesso del cosiddetto editing recettoriale. Questo avviene quando una immunoglobulina completa viene ad essere troppo autoreattiva verso un antigene. In questo caso vengono indotti dei segnali che riportano l'espressione di Rag, che porta ad una nuova ricombinazione con un gene V a monte di quello precedente e un J a valle del gene originario. I nuovi esoni VJ vengono sostituiti con quelli che rendevano l'Ig autoreattiva. Dopo la maturazione l'incontro con l'antigene non provoca più morte o editing ma proliferazione e differenziazione.
Recettore dei linfociti B