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Risposte immunitarie nei vertebrati ectotermi: attività cellulari e molecolari di leucociti del Teleosteo Dicentrarchus labrax

Informazioni tesi

  Autore: Catia Marozzi
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottore di ricerca in Genetica e Biologia Cellulare
Anno: 2013
Docente/Relatore: Giuseppe Scapigliati
Correlatore: FrancescoBuonocore
Istituito da: Università degli Studi della Tuscia
Dipartimento: DIBAF
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 194

I pesci ossei si sono originati circa 400 milioni di anni fa e rappresentano il gruppo più numeroso dei Vertebrati viventi con più di 20000 specie conosciute. I Teleostei hanno subito una lunghissima selezione evolutiva che ha consentito loro di colonizzare tutti gli ambienti acquatici presenti sul pianeta, anche i più estremi: dalle profondità degli oceani fino ai fiumi del Tibet, dando luogo ad una straordinaria radiazione adattativa. Abitudini ed ambienti di vita così diversi espongono i pesci ad un’enorme varietà di parassiti e patogeni che esercitano una notevole pressione selettiva sul loro sistema immunitario. Quest’ultimo, grazie alla sua flessibilità, si è specializzato a tal punto da diventare uno dei probabili motivi del grande successo evolutivo dei pesci. Negli ultimi decenni l’itticoltura ha avuto un incremento notevole su scala mondiale e, per far fronte a questa nuova richiesta, è pratica comune negli impianti allevare gli animali in condizioni di sovraffollamento. Esse, unitamente a fattori di stress quali temperature inadeguate, sbalzi di salinità, scarsa qualità dell’acqua, possono facilitare la diffusione rapida di patologie infettive, in particolare durante gli stadi larvali dei pesci. La spigola europea o branzino (Dicentrarchus labrax L.) è una specie marina di grande importanza economica, specie nell’acquacoltura del Mediterraneo. Tuttavia, numerosi virus patogeni, batteri, funghi e parassiti influenzano la specie, causando varie malattie infettive. Tra queste patologie l’encefalopatia virale, la retinopatia (Bovo et al., 1999. Ucko et al, 2004), la pasteurellosi e le vibriosi causate da batteri patogeni come Photobacterium damselae e Vibrio anguillarum e dal virus dell’encefalite, determinano le perdite più pesanti in acquacoltura per la spigola. Negli ultimi decenni lo studio del sistema immunitario delle specie di allevamento è divenuto uno dei principali obiettivi di indagine sperimentale, per le ovvie ricadute fondamentali sulla prevenzione e il trattamento delle patologie e la tutela della salute delle specie allevate. In questo senso, la conoscenza molecolare e i meccanismi genetici alla base della resistenza agli agenti patogeni potrebbero essere di notevole aiuto nello sviluppo di vaccini efficaci e strategie appropriate di vaccinazione (Bricknell and Dalmo, 2005; Chinabut and Puttinaovarat, 2005). In questi ultimi anni, diversi studi hanno chiaramente evidenziato che la tecnica con il più basso fattore di stress per gli individui è quella della vaccinazione per immersione. Tuttavia, ad oggi, poche sono le informazioni relative all’immunità di tipo mucosale nei pesci ossei. In questo contesto diventa fondamentale lo studio dell'immunità e in particolare delle mucose quali branchie, pelle ed intestino che sono i siti esposti al contatto diretto con gli antigeni esterni e quindi potenziali target/veicoli per i processi di immunizzazione. La ricerca di base che tenta di comprendere i meccanismi di funzionamento del sistema immunitario dei Teleostei trova spazio proprio in tale contesto.Negli ultimi venti anni, l’attenzione della ricerca si è rivolta verso l’identificazione di marcatori immunitari specifici, necessari per una conoscenza dettagliata dei meccanismi molecolari e delle popolazioni cellulari primariamente coinvolte nelle risposte immunitarie. Recentemente sono stati clonati nei teleostei molti dei principali geni che codificano per molecole immunomodulatorie coinvolte nelle risposte immunitarie innate ed acquisite, omologhe a quelle dei Mammiferi (Scapigliati et al., 2006; Randelli et al., 2008). Nonostante questo rapido progresso, le conoscenze sull’immunologia funzionale nei pesci teleostei sono scarse, soprattutto per la carenza di marcatori specifici per cellule e molecole coinvolte nei processi immunitari. Il presente progetto di dottorato di ricerca si è principalmente rivolto ad ampliare le conoscenze relative al sistema immunitario della spigola o branzino (Dicentrarchus labrax L.). In questa specie, particolare interesse ha rivestito lo studio delle popolazioni linfocitarie residenti negli organi mucosali, delle quali si è valutato attraverso test biologici e funzionali l’attività proliferativa in risposta a particolari stimolazioni mitogene. In aggiunta, parte di questo lavoro ha previsto di valutare anche la funzione e il ruolo, nella risposta immunitaria, di un importante marcatore linfocitario, il corecettore CD45. Una maggiore conoscenza dei meccanismi alla base dell’attivazione linfocitaria risulta indispensabile per comprendere ed ottimizzare, nei pesci, le tecniche di immunostimolazione nella vaccinazione orale.

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Introduzione 2 La vita sul nostro pianeta ebbe inizio più di 3,5 miliardi di anni fa con lo sviluppo e la proliferazione degli organismi monocellulari come: eubatteri ed archeobatteri. Intorno a 600 milioni di anni fa, in concomitanza a un incremento critico del livello di ossigeno nell’atmosfera, cominciarono a formarsi gli organismi multicellulari (metazoi), seguito da una consistente diversificazione dei metazoi in diverse specie in un periodo di tempo relativamente breve (Cooper and Alder, 2006). Ancora prima dell’evoluzione di un sistema immunitario adattativo furono acquisiti meccanismi innati di auto-difesa. Ogni organismo multicellulare sembra avere un complesso sistema immunitario innato (Beutler, 2004). Probabilmente il sistema immunitario adattativo emerse bruscamente nel cosiddetto “Big Bang” immunologico (Fig. 1). I dettagli su come il “Big Bang” ebbe luogo sono ancora tutt’oggi da chiarire (Kasahara et al., 2004), tuttavia, esso deve essersi verificato in tempi estremamente brevi e due eventi simili sembrano aver avuto un ruolo chiave nella nascita del sistema immunitario. Uno è stato probabilmente l’acquisizione di geni che attivano la ricombinazione o geni RAG. Il secondo evento, che presumibilmente ebbe un ruolo di pari importanza nell’emergenza del sistema immunitario adattativo, coinvolse due ondate di ampia duplicazione genica che ebbero luogo in prossimità dell’origine dei vertebrati (Kasahara et al., 1997). Il sistema immunitario dei vertebrati è unico, in quanto i recettori per gli antigeni sono generati mediante un processo di ricombinazione somatica, durante l’ontogenesi dei linfociti, da segmenti dei geni sparsi nel genoma. I recettori antigenici appartengono alla superfamiglia delle immunoglobuline (IgSF) (Du Pasquier, 2001). Nei Vertebrati il recettore per l’antigene risulta essere formato da due catene polipeptidiche, la catena pesante (H) e la catena leggera (L) per gli anticorpi e, le catene α/β e γ/δ per il TcR (Lefranc, 2001). Il TcR, recettore per l’antigene dei linfociti T, distribuito clonalmente sui linfociti T CD4 + e CD8 + , è capace di riconoscere i complessi formati da frammenti peptidici estranei e molecole MHC autologhe espressi sulle membrane delle APC. I domini Ig non sono impiegati soltanto dal TcR, dal BcR (recettore delle cellule B) e dalle proteine MHC ma anche da recettori delle cellule natural killer (NK), da recettori specifici sulle cellule fagocitiche (Ig Fc) capaci di legare anticorpi complessati con i loro antigeni, da recettori per le citochine, da “cell-adhesion molecules”, e da altre “cell-surface molecules” che consentono ai linfociti T e B di interagire con le cellule che presentano l’antigene e con le cellule infiammatorie (Cooper and Alder, 2006). I geni RAG (RAG 1 e RAG 2) mediano la ricombinazione V(D)J nei linfociti e codificano per degli enzimi capaci di riconoscere delle sequenze segnale di ricombinazione (RSS) al livello delle quali il DNA sarà tagliato.

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Parole chiave

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