IL SISTEMA IMMUNITARIO
Il sistema immunitario protegge il corpo
dall'invasione degli organismi o molecole
(agenti patogeni) che possono causare le
malattie. Nel loro insieme questi nemici si
possono riconoscere perché hanno una
specie di etichetta, detta "antigene", diversa
da quella che si trova su ogni cellula
dell'organismo umano.
Le difese innate dell’organismo
umano
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.
I macrofagi
Batteri
I macrofagi sono grandi cellule
fagocitarie che circolano nel
liquido interstiziale e, quando
incontrano cellule infettate da
virus o da batteri, le inglobano.
sono assai numerosi sulla
pelle e nelle membrane
mucose dell'apparato
digestivo, respiratorio e
genito-urinario. Va notato che
assumono un nome diverso a
secondo dell'area ove sono
localizzati (Cellule di
Langerhans sulla pelle,
Macrofagi nei nodi linfatici,
Cellule di Kupfer nel fegato,
ecc.).
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
19.2 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
Effetti principali:
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.
Il sistema linfatico
19.3 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
Dotto toracico, che si
immette nella vena
succlavia sinistra
Linfonodi
Linfonodo
Dotto linfatico destro,
che si immette nella vena succlavia destra
Aggregati di linfociti e
macrofagi
Timo
Valvola
Vaso linfatico
Dotto toracico
Capillare sanguigno
Cellule tissutali
Milza
Appendice
Liquido
interstiziale
Capillare linfatico
Midollo osseo
Vasi linfatici
I vasi linfatici
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
19.4 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.
L’immunità attiva
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).
19.5 I linfociti forniscono una duplice difesa
Le cellule responsabili della risposta immunitaria
Midollo osseo
Timo
sono i linfociti:
Alcuni linfociti immaturi
continuano a svilupparsi
nel midollo osseo e si
specializzano diventando
linfociti B (o cellule B)
Altri passano dal midollo
osseo al timo dove si
specializzano, diventando
linfociti T (o cellule T).
Cellule staminali
Per via
sanguigna
Linfociti immaturi
Recettori
antigenici
Linfociti B
Linfociti T
Immunità umorale Per via Immunità mediata
sanguigna
da cellule
Linfonodi, milza e altri
organi linfatici
Altre parti del
sistema linfatico
Figura 19.5A
Processo finale di
maturazione dei
linfociti B e T in un
organo linfatico
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
19.6 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
19.7 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.
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.
Risposta immunitaria primaria e secondaria:
Risposta
immunitaria
primaria
Recettore
antigenico
(anticorpo sulla
superficie
cellulare)
1
Linfociti B
con recettori
antigenici
diversi
Crescita,
divisione e
differenziam
ento di un
linfocita
2
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
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
19.8 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.
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
19.9 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
19.10 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.
19.11 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
Una cellula ibrida viene posta in
un terreno di coltura
Coltura di cellule ibride che
producono anticorpi monoclonali
Figura 19.11A
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
19.12 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.
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.
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.
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)
Colonizzata EM 7000
19.13 L’AIDS distrugge i linfociti T helper
lasciando il corpo privo di difese
I virus dell’AIDS può eliminare i linfociti T helper
dell’organismo compromettendo drasticamente
la sua capacità di combattere le infezioni.
Figura 19.13
19.14 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
19.15 I linfociti T citotossici possono
prevenire il cancro
I linfociti T citotossici possono difendere
l’organismo dai tumori maligni nello stesso
modo in cui lo difendono dai microbi.
Figura 19.15
Colonizzata SEM 4370X
19.16 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.
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
