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Il sistema immunitario
Le difese innate dell’organismo
umano
0
Le difese innate contro le infezioni comprendono la
pelle, le cellule fagocitarie e le proteine
antimicrobiche
• Le difese immunitarie innate sono presenti ed attive
nel nostro organismo molto prima di essere esposto
ad agenti patogeni, come virus e batteri.
• Sono largamente non specifiche, cioè non
distinguono un invasore dall’altro.
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I macrofagi sono grandi cellule fagocitarie che circolano nel
liquido interstiziale e, quando incontrano cellule infettate
da virus o da batteri, le inglobano.
Batteri
Figura 19.1A
Gli interferoni sono proteine prodotte dalle stesse cellule
infettate dai virus che stimolano le altre cellule a resistere a
essi.
Le proteine antivirali
bloccano la riproduzione
virale
Acido nucleico virale
1
2
Attivazione
dei geni per
l’interferone
Nuovi virus
DNA
mRNA
3
5
L’interferone stimola la
cellula ad attivare i geni
delle proteine antivirali
Molecole di
interferone
4
Figura 19.1B
Cellula ospite 1
Cellula ospite 2
Produce interferone, ma
viene uccisa dai virus
È protetta dall’azione dei virus
grazie all’interferone della cellula 1
0
La risposta infiammatoria mette in moto i meccanismi di
difesa non specifica
La risposta infiammatoria costituisce il nostro principale sistema
di difesa innato ed è innescata da qualsiasi danno ai tessuti.
Gonfiore
Spillo
Superficie
dell’epidermide
Batteri
Vaso sanguigno
Segnali
chimici
Fagociti
Globulo
bianco
1 Danno al tessuto; liberazione di segnali
chimici quali l’istamina
Figura 19.2
Accumulo di fagociti e
di liquido interstiziale
nell’area infiammata
2 Aumento della permeabilità e dilatazione
dei vasi sanguigni locali; passaggio dei
fagociti verso la regione lesa
3
I fagociti (macrofagi e neutrofili)
eliminano i batteri e ciò che rimane
delle cellule danneggiate; il tessuto si
rimargina
0
• I principali effetti della risposta infiammatoria sono
quelli di disinfettare e di ripulire il tessuto lesionato.
• La risposta infiammatoria aiuta a prevenire l’estendersi
dell’infezione ai tessuti circostanti.
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Durante l’infezione il sistema linfatico assume un ruolo
d’importanza fondamentale
Il sistema linfatico è costituito da una fitta rete di vasi, da
numerosi linfonodi, dalle tonsille, dalle adenoidi,
dall’appendice e dalla milza.
Adenoidi
Tonsille
Linfonodi
Dotto toracico, che
si immette nella
vena succlavia
sinistra
Linfonodo
Dotto linfatico destro,
che si immette nella vena succlavia
destra
Timo
Aggregati di linfociti e
macrofagi
Valvola
Vaso linfatico
Dotto toracico
Capillare sanguigno
Cellule tissutali
Appendice
Figura 19.3
Midollo
osseo
Milza
Liquido
interstiziale
Vasi
linfatici
Capillare
linfatico
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• I vasi linfatici trasportano un liquido, chiamato linfa, che è
simile al liquido interstiziale ma con un minore contenuto
di ossigeno e di sostanze nutritive.
• Il sistema linfatico ha due principali funzioni: riportare nel
sistema circolatorio il liquido interstiziale e combattere le
infezioni.
La risposta immunitaria acquisita
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La risposta immunitaria neutralizza specifici invasori
• L’immunità conferita dal sistema immunitario viene
detta immunità acquisita e si sviluppa a pieno solo in
seguito all’esposizione a sostanze estranee chiamate
antigeni.
• Quando entra in contatto con un antigene, il sistema
immunitario risponde con un incremento del numero di
cellule che attaccano direttamente gli invasori o che
producono le proteine di difesa chiamate anticorpi.
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• L’immunità attiva, cioè le resistenza a uno specifico
invasore, viene solitamente acquisita dopo un’infezione
naturale, ma può essere innescata con una procedura
medica, nota come vaccinazione.
• È anche possibile sviluppare un’immunità passiva (per
esempio acquisendo anticorpi attraverso il latte materno
o da un siero contenente anticorpi specifici).
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I linfociti forniscono una duplice difesa
Le cellule responsabili della risposta immunitaria sono i
linfociti:
Midollo osseo
• Alcuni linfociti immaturi
continuano a svilupparsi nel
midollo osseo e si
specializzano diventando
linfociti B (o cellule B)
Timo
Cellule staminali
Per via
sanguigna
Linfociti immaturi
Recettori
antigenici
• Altri passano dal midollo osseo
al timo dove si specializzano,
diventando linfociti T (o cellule
T).
Linfociti B
Linfociti T
Immunità umorale Per via
Immunità mediata
sanguigna
da cellule
Linfonodi, milza e altri
organi linfatici
Processo finale di
Altre parti del sistema
maturazione dei linfoci
linfatico
e T in un organo linfatic
Figura 19.5A
0
Ogni individuo produce un enorme numero di linfociti B e T
diversi; si stima che ognuno di noi ne abbia tra 100 milioni
e 100 miliardi di tipi differenti, un numero sufficiente per
riconoscere e attaccare praticamente tutti i tipi di antigeni
che potremmo mai incontrare.
Figura 19.5B
0
Gli antigeni hanno regioni specifiche a cui si legano gli
anticorpi
In genere, gli anticorpi riconoscono determinate regioni, i
determinanti antigenici, presenti sulla superficie di un
antigene.
Molecole di
anticorpo A
Siti di legame
per l’antigene
Determinanti
antigenici
Antigene
Figura 19.6
Molecola di
anticorpo B
0
Solo i linfociti selezionati e attivati dagli antigeni danno
origine a un clone di cellule che innesca la risposta
immunitaria
• Una volta all’interno del corpo, un particolare antigene
attiva solo quel piccolissimo numero di linfociti che
possiede un ben preciso recettore specifico.
• In seguito, tali cellule proliferano formando una
popolazione di cellule geneticamente identiche (un clone)
adatte per combattere quel determinato antigene.
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Le tappe della selezione clonale
• Nelle risposta immunitaria primaria, la selezione clonane
sviluppa cellule effettrici e cellule della memoria in
grado di garantire un’immunità per tutta la vita.
• Nella risposta immunitaria secondaria, le cellule della
memoria sono attivate da una seconda esposizione allo
stesso antigene che induce una risposta più energica e
veloce.
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Risposta immunitaria primaria e secondaria:
Risposta
immunitaria
primaria
2
Recettore
antigenico
(anticorpo sulla
superficie
cellulare)
1
Linfociti B
con recettori
antigenici
diversi
Crescita,
divisione e
differenziam
ento di un
linfocita
Molecole di
antigeni
3
Prima esposizione all’antigene
Molecole di anticorpi
4
5
Reticolo
endoplasmatico
Primo clone
Plasmacellule che producono anticorpi
Cellule della memoria
Molecole di antigene
Seconda esposizione 6
allo stesso antigene
Risposta
immunitaria
secondaria
Figura 19.7A
Molecole
di anticorpi
Reticolo
endoplasmatico
Plasmacellule che producono anticorpi
Cellule della memoria
0
Risposta immunitaria primaria e secondaria a
confronto
La risposta immunitaria secondaria avviene più
velocemente delle risposta immunitaria primaria.
Risposta immunitaria
secondaria
all’antigene X
Concentrazione di anticorpi
Seconda esposizione
all’antigene X,
prima esposizione
all’antigene Y
Prima esposizione
all’antigene X
Risposta immunitaria
primaria all’antigene X
Risposta immunitaria
primaria all’antigene Y
Anticorpi per
l’antigene X
0
Figura 19.7B
7
14
21
Anticorpi per
l’antigene Y
28
35
42
Tempo (giorni)
49
56
0
Gli anticorpi sono le «armi» dell’immunità umorale
• I linfociti B sono le cellule coinvolte nell’immunità
umorale.
• Le plasmacellule, cioè le cellule effettrici prodotte per
selezione clonale, fabbricano e secernono gli anticorpi,
le proteine che hanno la funzione di «armi» molecolari
di difesa.
0
Ogni molecola di anticorpo ha un sito di legame per
l’antigene, cioè una regione responsabile della funzione di
riconoscimento e di legame con l’antigene.
Siti di legame
per l’antigene
Catena
leggera
C
Figura 19.8
C
Catena
pesante
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Gli anticorpi individuano quali antigeni devono essere
distrutti
Gli anticorpi promuovono l’eliminazione dell’antigene
attraverso diversi meccanismi.
Il legame tra anticorpi e antigeni
inattiva gli antigeni tramite
Neutralizzazione
Virus
Agglutinazione
di cellule
Attivazione del
complemento
Molecole del
complemento
Batteri
Molecole di
antigeni
Batterio
Figura 19.9
Precipitazione di
antigeni in soluzione
Cellula estranea
Favoriscono la
Porta alla
Fagocitosi
Lisi della cellula
Macrofago
Foro
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Il sistema immunitario si basa sulle nostre «impronte»
molecolari
• La capacità del sistema immunitario di riconoscere le
molecole appartenenti al proprio organismo, ossia di
distinguere il self dal non self, permette di combattere
molecole estranee senza danneggiare le proprie.
• Le cellule di ogni persona hanno sulla membrana
particolari glicoproteine self che costituiscono le impronte
molecolari (fingerprint) e contrassegnano le cellule del
corpo rendendole inattaccabili dai propri linfociti.
COLLEGAMENTI
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Gli anticorpi monoclonali sono armi efficaci sia nella
ricerca biologica sia nella terapia medica
Gli anticorpi monoclonali sono prodotti fondendo una
cellula tumorale con un normale linfocita B: la cellula
ibrida produce molecole di anticorpi specifici per un
singolo determinante antigenico.
Antigene iniettato
nel topo
Linfociti B (prelevati
dalla milza)
Cellule tumorali in
un terreno di coltura
Cellule tumorali
Cellule fuse insieme per
produrre cellule ibride
Anticorpo
Figura 19.11A
Una cellula ibrida viene posta in
un terreno di coltura
Coltura di cellule ibride che
producono anticorpi monoclonali
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• Gli anticorpi monoclonali sono particolarmente utili
nelle diagnosi medica.
• Con gli anticorpi monoclonali sono anche stati ottenuti
risultati incoraggianti nel trattamento di diverse malattie,
incluso il cancro.
L’immunità mediata da cellule
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I linfociti T helper organizzano la difesa mediata da
cellule e favoriscono l’immunità umorale
Ci sono almeno due tipi principali di linfociti:
•
i linfociti T citotossici, che attaccano le cellule
infettate da agenti patogeni;
•
i linfociti T helper, che svolgono molteplici
funzioni nella risposta immunitaria, coadiuvando
l’attività dei linfociti T citotossici e dei macrofagi e
stimolando i linfociti B a produrre anticorpi.
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• Tutto il sistema immunitario mediato da cellule e gran
parte di quello umorale dipendono dalla precisa
interazione tra le cellule APC e i linfociti T helper.
• Questa interazione attiva i linfociti T helper che, a loro
volta, possono poi andare ad attivare altre cellule del
sistema immunitario.
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• I linfociti T helper riconoscono e si legano al complesso
self-non self esposto sulla superficie di una cellula APC.
• I linfociti T helper attivati promuovono la risposta
immunitaria in molti modi e possono attivare i linfociti T
citotossici e i linfociti B.
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Attivazione di un linfocita T helper e suo ruolo
nell’immunità:
Complesso
self-non self
Microbo
Macrofago
1
Recettore del Interleuchina-2
partecipa
linfocita T
all’attivazione di
altri linfociti T e B
5
3
2
Antigene prodotto dal
microbo non self
Figura 19.12
6
Linfocita
T helper
4
Proteina self
(proteina MHC
di classe II)
Cellula APC
Linfocita B
Interleuchina-1
(partecipa all’azione del
linfocita T helper)
Sito di legame
per l’antigene
Immunità
umorale
(secrezione di
anticorpi da
parte delle
plasmacellule)
Interleuchina-2 partecipa
all’attivazione di altri
linfociti T e B
7
Linfocita T
citotossico
Sito di legame per
la proteina self
Immunità
mediata da
cellule (attacca
le cellule
infette)
COLLEGAMENTI
0
L’AIDS distrugge i linfociti T helper lasciando il corpo
privo di difese
Figura 19.13
Colonizzata EM 7000
I virus dell’AIDS può eliminare i linfociti T helper
dell’organismo compromettendo drasticamente la sua
capacità di combattere le infezioni.
0
I linfociti T citotossici uccidono le cellule infette
I linfociti T citotossici si legano alle cellule infettate e le
distruggono.
1 Il linfocita T citotossico
si lega alla cellula infettata
2 La perforina produce fori nella
membrana della cellula infettata
Complesso self-non self
Formazione
del foro
Cellula
infettata
Molecola
di perforina
Figura 19.14
Antigene
estraneo
Linfocita T
citotossico
Enzima
che può
indurre
l’apoptosi
3 Lisi della cellula infettata
0
I linfociti T citotossici possono prevenire il cancro
Figura 19.15
Colonizzata SEM 4370X
I linfociti T citotossici possono difendere l’organismo dai
tumori maligni nello stesso modo in cui lo difendono dai
microbi.
COLLEGAMENTI
0
Un funzionamento scorretto del sistema immunitario può
provocare disturbi e malattie
• Le malattie autoimmuni insorgono quando il sistema
immunitario «fa confusione» e reagisce contro le molecole del
proprio corpo.
• Le persone affette da malattie da immunodeficienza sono
prive di uno o più componenti del sistema immunitario.
• Un lieve indebolimento del sistema immunitario può derivare
anche da stress fisici ed emotivi.
• Le allergie sono causate da una sensibilità anomala ad antigeni
presenti nel nostro ambiente, chiamati allergeni.
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Le due fasi di una reazione allergica:
Linfocita B
(plasmacellua)
Mastocita
Determinante antigenico
Istamina
1
Allergene (granulo
pollinico)
2
I linfociti B
producono anticorpi
Sensibilizzazione: esposizione iniziale all’allergene
Figura 19.16
3
Gli anticorpi si
attaccano al
mastocita
4
L’allergene si lega
agli anticorpi del
mastocita
5
Viene liberata
istamina che causa i
sintomi dell’allergia
Successiva esposizione allo stesso allergene
