Curtis_Invito_14_Sistema_Immunitario

Helena Curtis
N. Sue Barnes
Copyright © 2009 Zanichelli editore
IL SISTEMA IMMUNITARIO
INDICE
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Le difese dell’organismo
Barriere anatomiche e difese aspecifiche
Immunità acquisita
Linfociti B e T
Risposta immunitaria primaria e secondaria
Immunità passiva
MHC
Selezione clonale
Delezione clonale
Patologie del sistema immunitario
Link: globuli bianchi, tumore, istamina, macrofagi, sintomi
dell’infiammazione, linfonodi
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Le difese dell’organismo
Il corpo umano ha elaborato nel corso della sua evoluzione un efficiente
sistema di difesa per combattere gli agenti infettivi o eliminare le cellule
anomale che possono recare danni all’organismo
Esistono diversi meccanismi di difesa, che possono far parte di un tipo di
immunità chiamata innata, oppure di un’immunità detta acquisita
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Immunità innata
L’immunità innata comprende:
 le barriere anatomiche, come la pelle e le mucose con i loro
secreti
 e le difese aspecifiche, che distruggono in maniera
indiscriminata le cellule e le sostanze estranee con cui vengono
in contatto; tali difese comprendono sia l’azione di cellule
fagocitarie (un tipo di globuli bianchi) e di proteine plasmatiche
antimicrobiche sia la risposta infiammatoria
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Barriere anatomiche
 La pelle integra rappresenta una prima barriera praticamente
impenetrabile per la maggior parte dei microrganismi
 Le mucose ostacolano l’ingresso di microrganismi secernendo
muco (naso e trachea) o succhi acidi (stomaco)
 Sudore, saliva e lacrime contengono un enzima, il lisozima, che
attacca e distrugge le pareti cellulari di molti batteri
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Difese aspecifiche
Nella seconda tipologia di difesa si trovano le
cellule dendritiche e i macrofagi
Questi globuli bianchi hanno una funzione
fagocitaria e sono localizzati nelle zone
dell’organismo dove è più facile incontrare agenti
invasori: tessuti connettivi, linfonodi e organi
riccamente vascolarizzati, come milza, fegato e
polmoni
Altri globuli bianchi con funzioni di difesa non
specifica sono i natural killer, in grado di
distruggere le cellule del nostro corpo che
presentano anomalie sulla loro superficie perché
tumorali o infettate da virus
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Proteine con funzione di difesa
Nell’organismo ci sono numerose proteine con funzioni di difesa
Il sistema del complemento è costituito da una ventina di proteine
plasmatiche che attivano i fagociti o si legano alla membrana di
cellule estranee o infette, provocando la lisi della cellula.
Le citochine sono prodotte dai globuli bianchi, dai fibroblasti e dalle
cellule endoteliali, e comprendono:
 Interleuchine
 TNF (fattori di necrosi tumorale)
 Interferoni
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Interleuchine e TNF
 Le interleuchine sono messaggeri chimici. La IL-1, per esempio, è in
grado di raggiungere l’ipotalamo, una struttura dell’encefalo preposta
al controllo della temperatura corporea, determinando in tal modo
l’insorgere della febbre
 I fattori di necrosi tumorale (TNF dall’inglese Tumor Necrosis
Factors) sono secreti dai macrofagi e dai linfociti T in risposta
all’azione delle interleuchine IL-1 e IL-6. Il rilascio di questi fattori ha
numerose conseguenze, tra cui una maggiore produzione di proteine
del complemento e l’innalzamento della temperatura corporea
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Interferone
Gli interferoni sono un insieme di piccole proteine prodotte dalle cellule
infettate dai virus, che inducono altre cellule a resistere all’infezione
Meccanismo
di azione dell'interferone
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Quando insorge la risposta infiammatoria
La risposta infiammatoria viene innescata quando i microrganismi
riescono a superare le barriere “anatomiche” (per esempio a causa
di un taglio, un’abrasione o una puntura d’insetto)
I principali scopi della risposta infiammatoria sono:
 ripulire il tessuto lesionato
 prevenire l’estendersi dell’infezione ai tessuti circostanti
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La risposta infiammatoria
Qualsiasi danno ai tessuti provoca:
 liberazione di istamina
 fuoriuscita dei macrofagi dai
capillari
A livello locale l’infiammazione si
manifesta con:
 innalzamento della temperatura
 rossore dovuto alla
vasodilatazione
 gonfiore e dolore
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Il sistema immunitario
 È costituito da vasi
linfatici, linfonodi, tonsille,
adenoidi, appendice e
milza
 Risponde in modo
altamente specifico
all’attacco di un
determinato agente
patogeno grazie all’azione
dei linfociti B e T
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I linfociti
 Riconoscono le sostanze estranee (non self o antigeni) grazie a
recettori di membrana specifici per determinate molecole presenti
sulla superficie dei microrganismi (determinanti antigenici) o
liberamente circolanti (tossine)
 Si attivano quando l’antigene si lega al recettore di membrana
 Si dividono producendo un clone di cellule; la maggior parte di
esse (cellule effettrici o plasmacellule) mette in atto la risposta
immunitaria primaria, mentre le altre (cellule della memoria)
danno origine alla risposta immunitaria secondaria
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Attivazione dei linfociti
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I linfociti B
 I linfociti B si originano e maturano
nel midollo osseo, e sono attivi
principalmente contro virus, batteri
e tossine
 Le cellule effettrici (plasmacellule)
producono e secernono anticorpi
(immunoglobuline)
 Nei mammiferi sono presenti
cinque classi di immunoglobuline:
IgA, IgE, IgD, IgM, e IgG. Le IgG
sono le più numerose e
costituiscono l’80% di tutti gli
anticorpi
Struttura della molecola di anticorpo
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I linfociti T
 I linfociti T si originano nel
midollo osseo e maturano nel
timo. Sono i responsabili
dell’immunità cellulare, in
quanto attaccano le cellule del
nostro corpo invase dagli agenti
patogeni o diventate cancerose
 Si distinguono due principali
classi di linfociti T: i linfociti T
helper e i linfociti T citotossici
Alcuni linfociti T attaccano una cellula cancerosa
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Linfociti T helper
I linfociti T helper hanno la funzione di
regolare il sistema immunitario
 promuovendo l’attività dei
macrofagi e dei linfociti T
citotossici
 stimolando i linfociti B a produrre
anticorpi
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Linfociti T citotossici
I linfociti T citotossici attaccano e uccidono le cellule del nostro organismo
infettate da agenti patogeni o diventate cancerose
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Risposta immunitaria primaria
 Durante la risposta primaria:
• i linfociti che hanno
riconosciuto l’antigene si
attivano e proliferano
• il clone di cellule effettrici
attacca l’antigene
 Non appena l’infezione è stata
vinta, le cellule effettrici
muoiono
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Risposta immunitaria secondaria
 Le cellule della memoria hanno una
vita molto lunga e mantengono il
“ricordo” dell’antigene già incontrato
 A un secondo attacco dello stesso
agente patogeno le cellule della
memoria si moltiplicano
rapidamente, dando vita a un nuovo
clone di cellule effettrici (risposta
immunitaria secondaria) e ad altre
cellule della memoria
 L’agente patogeno viene
neutralizzato in tempi più brevi
rispetto alla prima volta, prima che la
malattia possa insorgere
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Risposta primaria e secondaria a confronto
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I vaccini
L’immunità nei confronti di un agente
patogeno può essere indotta artificialmente
tramite la vaccinazione
 La vaccinazione consiste
nell’inoculazione di un agente patogeno
attenuato o ucciso, capace di scatenare la
risposta immunitaria senza provocare la
malattia
 A un secondo attacco dello stesso
antigene, le cellule della memoria
metteranno in atto la risposta immunitaria
secondaria impedendo il manifestarsi della
malattia
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Immunità passiva
L’immunità nei confronti di una malattia può essere indotta
artificialmente anche iniettando nel paziente un siero contenente
anticorpi specifici per la malattia; in questo caso l’organismo:
 non acquisisce la capacità di produrre in proprio tali anticorpi
 mantiene in circolo gli anticorpi somministrati solo per alcune
settimane
 ottiene un’immunità temporanea e passiva che lo aiuta a prevenire la
malattia
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Selezione clonale
In che modo il sistema immunitario è in grado di rispondere
specificamente a milioni di antigeni diversi?
 Secondo la teoria della selezione clonale ogni organismo possiede
alla nascita piccole quantità di un’enorme varietà di linfociti diversi
 Solo dopo il contatto con uno specifico antigene i linfociti vengono
attivati e proliferano
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Complesso maggiore
di istocompatibilità: MCH
 Le cellule di ogni persona hanno sulla membrana particolari
glicoproteine che riconoscono il self; queste molecole fanno parte del
complesso maggiore di istocompatibilità (MHC)
 Le glicoproteine MCH equivalgono all’impronta digitale di ogni
persona perché sono uniche e specifiche per ogni individuo; è quindi
altamente improbabile che due persone abbiano cellule
contrassegnate dalle stesse proteine MHC
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Complesso maggiore
di istocompatibilità: MCH
Le proteine MHC si dividono in due classi: MCH di classe I, che
contrassegnano tutte le nostre cellule nucleate, e MHC di classe II,
che contrassegnano solo le cellule del sistema immunitario
Proteina MHC
di classe I
Proteina MHC
di classe II
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Teoria della delezione clonale
 Le proteine MHC sono codificate da un gruppo di geni (circa 30) con
un alto grado di variabilità, chiamati anch’essi MHC
 La tolleranza verso le cellule del proprio organismo viene acquisita
durante la vita fetale:
secondo la teoria della delezione clonale, prima di nascere
vengono eliminati in ogni individuo tutti i linfociti che possiedono
recettori di membrana in grado di combinarsi con le cellule del
proprio corpo (linfociti anti-self) e che potrebbero potenzialmente
distruggerle
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Patologie del sistema immunitario
Tra le principali malattie che possono colpire il sistema
immunitario ci sono:
 le malattie autoimmuni, che insorgono quando il sistema
immunitario non elimina tutti i linfociti anti-self e reagisce
contro alcune cellule del proprio corpo
 le malattie da immunodeficienza, che possono essere
causate da fattori endogeni o esogeni e determinano una
diminuita resistenza alle infezioni
 le allergie, causate da una sensibilità anomala a sostanze
innocue presenti nell’ambiente, chiamate allergeni
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Immunodeficienze
L’immunodeficienza può essere:
 genetica (o primitiva), come
nel caso delle SCID, in cui è
fortemente compromessa la
funzionalità dei linfociti B e T
 acquisita (o secondaria), di
Un bambino affetto da SCID in una bolla sterile
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origine infettiva come nel
caso dell’AIDS, in cui il virus
HIV attacca i linfociti T helper
distruggendoli
Allergie: fase di sensibilizzazione
In una persona allergica esposta per la prima volta a un allergene le
plasmacellule producono immunoglobuline IgE e si formano cellule
della memoria: fase di sensibilizzazione
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Allergie: produzione di istamina
Una successiva esposizione allo
stesso allergene provoca la
formazione di altri anticorpi che
aderiscono ai mastociti presenti
nel tessuto connettivo
Il legame tra l’antigene e gli
anticorpi attaccati ai mastociti
stimola la liberazione di istamina
L’istamina induce una risposta
infiammatoria che determina
raffreddore o orticaria, oppure
spasmi e diarrea, come nel caso
delle allergie di tipo alimentare
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Allergie: shock anafilattico
Se l’istamina viene liberata nel sangue, si possono verificare delle
reazioni sistemiche:
 i vasi sanguigni si dilatano
 la pressione cala drasticamente
 si ha costrizione dei bronchioli e gonfiore della trachea
Tale sindrome è conosciuta come shock anafilattico e può
portare alla morte per soffocamento se non si interviene in
tempi rapidi
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Globuli bianchi
I globuli bianchi, o leucociti,
derivano dalla divisione e
dal differenziamento delle
cellule staminali
multipotenti, che sono in
grado di autoriprodursi e
sono localizzate nel midollo
osseo
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I principali tipi di globuli bianchi
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Tumore
 Il tumore è una malattia in cui le
cellule si moltiplicano senza un
meccanismo di controllo
 Le cellule cancerose hanno la
capacità di diffondersi e invadere gli
altri tessuti, distruggendoli
 Un tumore può essere indotto da
Tessuto canceroso
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mutazioni genetiche o da infezioni
virali
Istamina
L’istamina è un’ammina prodotta dai
mastociti (speciali globuli bianchi
presenti nel tessuto connettivo) che
determina:
 aumento del flusso sanguigno
nella zona lesionata
 aumento della permeabilità dei
capillari che favorisce l’intervento
dei macrofagi
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Macrofagi
I macrofagi inglobano i materiali
estranei, spesso demolendoli
completamente
Un macrofago in azione
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Sintomi dell’infiammazione
L'infiammazione serve principalmente a confinare localmente e a
distruggere l’agente patogeno
 L’innalzamento della temperatura locale rende l’ambiente
sfavorevole alla moltiplicazione dei microrganismi e accelera il
movimento dei globuli bianchi
 Il rossore è dovuto alla vasodilatazione che determina un
rallentamento del flusso sanguigno, limitando la diffusione
dell’infezione
 Il gonfiore è un effetto della fuoriuscita di siero dai vasi
 Il dolore è un effetto dalla stimolazione dei recettori sensoriali
locali
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Linfonodo
I linfonodi sono strutture globulari che contengono numerosi linfociti in
grado di inglobare i microbi presenti nella linfa attivando una risposta
immunitaria
Fotografia al microscopio e schema di un linfonodo
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