Helena Curtis
N. Sue Barnes
Copyright © 2009 Zanichelli editore
IL SISTEMA IMMUNITARIO
INDICE
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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IL SISTEMA IMMUNITARIO
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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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