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Sistema Immunitario
Le informazioni qui riportate hanno solo un fine illustrativo: non sono riferibili né a prescrizioni
né a consigli medici – Consultare sempre e in ogni caso il proprio medico di fiducia.
Il sistema immunitario dei vertebrati e quindi dell'uomo, è una straordinaria rete integrata di
mediatori chimici e cellulari sviluppatasi nel corso dell’evoluzione per difendere l’organismo da
qualsiasi forma di insulto chimico, traumatico o infettivo all’integrità dell’organi
dell’organismo stesso. Una
caratteristica fondamentale del sistema immunitario è quindi la capacità di distinguere tra le
strutture endogene o esogene che non costituiscono un pericolo e che dunque possono o
devono essere preservate (self e le strutture endogene o esogene che invece si dimostrano
self) sogene
nocive per l’organismo e che devono quindi essere eliminate ( (non-self). Secondo le più recenti
).
teorie il sistema immunitario distingue dunque un non-infectious self (self non infettivo) da un
infectious self (self infettivo). La discriminazione tra self e non self avviene a livello molecolare
.
ed è mediata da particolari strutture cellulari ( (recettori Toll-like, recettori dei linfociti T
T,
complessi MHC, anticorpi), che consentono la presentazione ed il riconoscimento di componenti
),
dell’agente lesivo definite antigeni (letteralmente induttori di anticorpi). A seconda delle
modalità di riconoscimento degli antigeni si possono distinguere due aree del sistema
o
immunitario:
• immunità aspecifica: comprende mediatori chimici (responsabili dell’ dell’infiammazione) e
cellulari responsabili di una prima linea di difesa contro le aggressioni. È evolutivamente
i
più antica e consente il riconoscimento di un repertorio limitato di antigeni. Riconosce
una generica condizione di pericolo e pone il sistema immunitario in una condizione di
“allarme”, che favorisce lo sviluppo dell’immunità specifica
,
• immunità specifica: comprende mediatori chimici e cellulari responsabili di una risposta
difensiva più potente e mirata (virtualmente in grado di riconoscere qualunque forma di
antigene), ma più lenta. È evolutivamente più recente e poggia sulla risposta aspecifica
per numerose funzioni di presentazione e distruzione degli antigeni. Si divide a sua
volta in:
o immunità specifica umorale (cioè mediata da anticorpi).
o immunità specifica cellulo
cellulo-mediata
Immunità aspecifica
L’immunità aspecifica o innata costituisce la branca evolutivamente più antica e l’impalcatura
fondamentale del sistema immunitario. Essa infatti non solo si configura come prima linea di
difesa dell'organismo contro il non-self, ma funge anche da innesco e da “forza lavoro”
nge
ausiliaria per la risposta immunitaria specifica coordinata dai linfociti CD4+. Un ruolo non meno
rilevante dell’immunità aspecifica è infine quello della rimozione di strutture self danneggiate o
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consumate (es. eritrociti). All’interno dell’immunità aspecifica si riconoscono misure difensive
di tipo:
• fisico-chimico, costituite dalle barriere anatomiche epiteliali e mucose, dalle secrezioni
esocrine (es. saliva) e dai mediatori dell’infiammazione e della cascata del
complemento.
• biologico, costituite da numerose specie cellulari prevalentemente della linea mieloide,
ma anche della linea linfoide.
La caratteristica fondamentale dell’immunità aspecifica è la capacità di rispondere
immediatamente ad un vasto numero di agenti patogeni grazie al riconoscimento di un limitato
numero di profili molecolari non-self estremamente diffusi in natura (come LPS, glicani ricchi in
mannosio, RNA a doppia elica, ecc.). La rapidità del riconoscimento e della risposta difensiva
conseguente è dovuta al fatto che i meccanismi di riconoscimento sono presenti
uniformemente su tutti i componenti dell’immunità aspecifica e sono completamente
determinati a livello genetico senza alcun bisogno di processi maturativi di tipo epigenetico
(cfr. immunità specifica). La semplicità e la velocità che caratterizzano questo sistema sono
però ottenute al prezzo di:
• un’efficacia non sempre ottimale nell’eliminazione di numerosi agenti patogeni (dotati
ad es. di profili molecolari leggermente diversi da quelli contro i quali si è evoluta
l’immunità aspecifica)
• l’incapacità di adattarsi alle contromisure sviluppate dai microrganismi patogeni (in
tempi estremamente brevi grazie all’alta velocità e all’elevato numero di replicazioni di
cui tali microrganismi sono capaci).
• una scarsa capacità di discriminazione tra self e non-self, che determina lo sviluppo di
danni tessutali spesso sproporzionati rispetto all’entità dello stimolo immunogeno
(infezione).
La mancanza di specificità è parzialmente compensata dalla funzione opsonizzante degli
anticorpi, che possono contemporaneamente legare con alta specificità gli antigeni provenienti
dagli agenti patogeni e con bassa specificità alcuni recettori espressi sulle cellule dell’immunità
innata (vedi oltre)
Cellule dell’immunità aspecifica
La componente cellulare dell’immunità aspecifica comprende prevalentemente cellule di
derivazione mieloide, ma anche alcuni stipiti di tipo linfoide. Queste cellule sono dotate di una
serie di recettori codificati in linea germinale, che consentono loro di interfacciarsi direttamente
o indirettamente con gli antigeni o di riconoscere la presenza di uno stato infiammatorio e di
innescare la risposta immune:
• Recettori Toll-like (TLR): recettori a singolo segmento transmembrana, espressi da
numerose specie cellulari e funzionali al riconoscimento di pattern molecolari
stereotipati.
• Recettori per il frammento cristallizzabile (invariante) delle immunoglobuline
(FcγR,FcεR): potenziano la specificità e l’ampiezza del riconoscimento antigenico delle
cellule dell’immunità innata, grazie al legame ad anticorpi opsonizzanti specifici.
Ovviamente questo meccanismo non funziona come prima linea di difesa a meno che un
soggetto non sia già stato esposto ad un antigene e sia quindi già dotato di
immunoglobuline specifiche
• Recettori per il complemento (CR): rendono le cellule dell’immunità innata sensibili
all’attivazione della cascata complementare
o CR1 (o CD35): lega i frammenti C3b, iC3b (C3b inibito) e C4b favorendo la
fagocitosi.
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o CR2 (o CD21): lega i frammenti di clivazione di C3b (C3bi, C3d e C3dg). È usato
come sito d'aggancio anche dall'EBV, responsabile di alcuni tumori come il
Linfoma africano di Burkit, Linfomi delle cellule B e carcinomi naso-faringei.
o CR3,4: stimolano la fagocitosi in seguito a legame a iC3b
o C3aR e C5aR: legano i frammenti C3a e C5a e attraverso le cascate di segnale
ad esse connesse sostengono i fenomeni infiammatori.
• Recettori delle cellule natural-killer (NK): riconoscono molecole MHC di classe I
attivando o inibendo (a seconda del tipo di recettore) la risposta citotossica delle NK.
Appartengono a due grandi famiglie:
o Recettori omologhi alle lectine di tipo C, costituenti il complesso del recettore NK
(NKC)
o Recettori con domini immunoglobulinici (KIR: Killer cells Immunoglobulinic
Receptors)
• Recettori delle cellule T di tipo γδ: riconoscono ligandi caratteristici del tessuto in cui
risiedono (epiteli), ma espressi solo in seguito ad un’infezione (es. heat shock proteins).
A differenza dei TCR sono molto poco variabili
• Recettori delle cellule T NK: si tratta di TCR formati da una catena invariante + una
delle tre possibili catene β. Riconoscono antigeni glicolipidici.
Cellule di derivazione mieloide residenti nei tessuti connettivi e dotate di granuli di istamina,
eparina e numerosi altri fattori infiammatori. Questi granuli vengono rilasciati in grande
quantità in risposta a stimoli immunogenici riconosciuti da TLR o da FcεR (questi ultimi
fondamentali per le reazioni di tipo allergico). Si ritiene che i mastociti siano spesso il trigger
iniziale dell’infiammazione.
Granulociti
Cellule di derivazione mieloide presenti nel sangue circolante e richiamate nei tessuti da stimoli
infiammatori.
Neutrofili
Costituiscono la maggior parte dei granulociti e caratterizzano gli infiltrati dell’infiammazione
acuta. Svolgono 4 funzioni fondamentali
• fagocitosi professionale potenziata da recettori per il complemento (CR) e per anticorpi
(di classe G->FcγR) * digestione dei patogeni attraverso il rilascio di radicali liberi e
sostanze ossidanti (respiratory burst) contenute nei cosiddetti granuli primari
• rilascio di fattori chemotattici e di mediatori infiammatori contenuti nei cosiddetti
granuli secondari
• rimozione (o induzione) di danni tissutali attraverso il rilascio di gelatinasi (digerisce il
connettivo) contenuta nei cosiddetti granuli terziari
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Basofili
Svolgono funzioni simili ai mastociti e con le medesime modalità di attivazione. Sono presenti
in numero molto esiguo rispetto alle altre popolazioni cellulari.
Eosinofili
Controllano reazioni immunitarie IgE-mediate come infezioni elmintiche o allergie
Macrofagi e Cellule dendritiche
Cellule di derivazione mieloide originatesi dal differenziamento tissutale di monociti circolanti. I
macrofagi, analogamente ai neutrofili svolgono funzioni di fagocitosi e digestione ossidativa
degli agenti patogeni, ma intervengono in genere nelle fasi tardive dell’infiammazione acuta o
nell’infiammazione cronica. Hanno legami molto stretti con le cellule dell’immunità specifica in
quanto dipendono da queste ultime per raggiungere una completa attivazione e ne influenzano
il differenziamento nelle fasi precoci della risposta immune specifica; inoltre possono
contribuire alla presentazione antigenica. Le cellule dendritiche sono morfologicamente e
funzionalmente specializzate nella cattura e nella presentazione di antigene (sono le classiche
APC, antigen presenting cells).
Cellule Natural Killer
Cellule della linea linfoide evolutivamente più antiche rispetto ai linfociti T e B. Contribuiscono
alla costituzione di un solido network citochinico nelle fasi iniziali delle infezioni virali e in base
all’equilibrio tra segnali attivatori o inibitori rilevati dai recettori per le cellule NK possono
tollerare o distruggere le cellule attraverso un meccanismo simile a quello dei linfociti T. Per
questo motivo risultano particolarmente attive contro cellule che non esprimono MHC I (in
seguito ad alcune infezioni virali o in presenza di alcuni tumori).
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Linfociti innati
Linfociti T γδ
Costituiscono un’esigua minoranza dei linfociti T ed esprimono un TCR di tipo γδ. A differenza
degli altri linfociti possono attivarsi e rispondere direttamente, senza ulteriori segnali
costimolatori. I linfociti T γδ sono relativamente più frequenti a livello del tratto gastroenterico,
dove si suppone che svolgano un'attività di regolazione della risposta immunitaria (tale
funzione sembra essere persa in corso di malattie come la celiachia).
Linfociti T NK
Costituiscono un’esigua minoranza dei linfociti T e riconoscono antigeni glicolipidici. Svolgono
un ruolo di fondamentale importanza nella regolazione del differenziamento dei linfociti T-
helper (CD4+). Sono distinti dalle altre popolazioni linfocitarie per l'espressione del marcatore
CD161.
Linfociti B1
Sono particolarmente rappresentati all’interno della cavità peritoneale e pleurica e producono
anticorpi di classe M senza ulteriori segnali costimolatori, ma non sviluppano alcuna forma di
memoria immunologica. Possono auto-rinnovarsi in periferia
Immunità specifica
L'immunità specifica è costituita prevalentemente da cellule della linea linfoide (della serie T e
B) e da cellule accessorie. I linfociti T si suddividono in linfociti T helper CD4+ e linfociti T
citotossici (CTL) CD8+. La funzione effettrice dei primi è quella di coordinare il complesso della
risposta immune attivando linfociti CD8+ e macrofagi (T-helper 1) o linfociti B (T-helper 2) e di
sostenere il processo infiammatorio. Tale attività è svolta attraverso interazioni cellula-cellula o
mediante rilascio di particolari fattori solubili detti citochine. La funzione effettrice dei linfociti
CD8+ è quella di lisare le cellule infette grazie alla produzione delle linfochine. I linfociti B
attivati si specializzano invece in cellule secernenti anticorpi (plasmacellulle). Le cellule
accessorie sono le cellule reclutate dal compartimento innato del sistema immunitario. A
differenza dell’immunità aspecifica o innata l’immunità specifica o acquisita è stata selezionata
dall’evoluzione per la sua capacità di adattarsi dinamicamente alla variabilità di agenti
ambientali riconosciuti come un pericolo per l’organismo. Tale variabilità è ovviamente una
caratteristica peculiare di molti microrganismi infettivi in continua co-evoluzione con il sistema
immunitario che cerca di distruggerli. L’immunità specifica deve dunque essere in grado di
rispondere a tutte le possibili combinazioni molecolari presenti in natura e in grado di
interagire con l’organismo. Poiché si stima che il numero di queste combinazioni si aggiri
intorno a 1010, l’immunità adattativa deve dotarsi di un numero altrettanto vasto di strutture
cellulari capaci di legare specificatamente ad ogni singolo antigene. Dato che però il genoma
umano comprende complessivamente solo 30.000 geni è impossibile che ciascuna struttura di
presentazione e riconoscimento antigenico sia codificata da un singolo gene. Questo paradosso
può essere sciolto analizzando la composizione molecolare degli anticorpi, dei recettori dei
linfociti T (TCR) e dei complessi MHC: si tratta infatti in tutti i casi di complessi proteici
costituiti dalla combinazione di più strutture modulari codificate da molteplici (ma comunque
numericamente limitate) varianti di geni dello stesso tipo. Ogni cellula del sistema immunitario
adattativo nel corso della sua maturazione opera un riarrangiamento casuale del repertorio
genetico ereditato dal soggetto in linea germinale generando una combinazione unica di MHC,
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TCR o anticorpi. Un ulteriore raffinato meccanismo di generazione della diversità del patrimonio
anticorpale (inteso in senso lato come il complesso delle strutture deputate al riconoscimento
dell’antigene) è dato dall’inserimento di piccole mutazioni puntiformi all’interno dei geni che
codificano per i moduli delle strutture di riconoscimento antigenico. Quest’ultimo fenomeno è
particolarmente accentuato nei linfociti B in fase di maturazione tardiva (ipermutazione
somatica). Il riarrangiamento somatico delle strutture anticorpali è ovviamente un processo
estremamente dispendioso, poiché determina la produzione di numerose varianti non
funzionali. In altri termini ciascun individuo sviluppa autonomamente dal momento della
nascita un sistema immunitario basato sui determinanti genetici ereditati in linea germinale,
ma dotato di caratteristiche uniche e irripetibili dovute alla casualità degli eventi di
ricombinazione e alla pressione selettiva dell’ambiente esterno. L’adozione di una forma di
riconoscimento antigenico non precostituita e in grado di evolversi con la storia biologica
dell’individuo pone il sistema immunitario nella necessità di dotarsi di alcune funzioni
particolarmente evolute normalmente proprie di sistemi superiori come il sistema nervoso
centrale.
• Il sistema immunitario deve mantenere memoria delle strutture di riconoscimento
antigenico dimostratesi efficaci nel rispondere a precedenti aggressioni, che potrebbero
ripresentarsi.
• Il sistema immunitario deve poter essere “istruito” a riconoscere il self dal non self per
rendere più efficace la risposta alle aggressioni e prevenire l’autoimmunità (sebbene
alcune reazioni autoimmuni controllate siano parte della fisiologia della risposta immune
stessa). I fenomeni di controllo dell’autoimmunità vengono definiti tolleranza e si
svolgono negli organi linfoidi primari (tolleranza centrale) durante la maturazione delle
cellule del sistema immunitario e in periferia al termine di questo processo (tolleranza
periferica). La maturazione dell’immunità specifica si svolge prevalentemente durante il
primo anno, anche se in realtà prosegue per tutta la vita dell’individuo.
o L’”istruzione” dei linfociti T (prodotti a livello midollare) avviene nel timo (che si
atrofizza in genere dopo l’infanzia) e consiste in un rigidissimo processo di
selezione delle varianti cellulari in grado di montare un TCR completo in grado di
legare con affinità intermedia (cioè attraverso un legame reversibile e
temporaneo) complessi MHC-antigene (peptidico), corrispondenti a (quasi) tutto
il patrimonio self dell’individuo. I complessi MHC-antigene self vengono
presentati da particolari APC (antigen presenting cells), che nell’ambiente timico
sono stimolate a esprimere i prodotti del gene AIRE (autoimmune regulator).
Quest’ultimo funge da derepressore genico, consentendo l’espressione di
numerose classi di geni, normalmente attivi soltanto in alcune linee cellulari
specializzate (muscolo, cellule beta pancreatiche...) e quindi teoricamente non
soggetti a tolleranza immunitaria. Tutte le cellule che montano varianti di TCR
non funzionali o autoreattive vengono eliminate per assenza di stimoli di
sopravvivenza o per eccesso di stimoli pro-apoptotici (in realtà una parte di cloni
moderatamente autoreattivi sopravvive in funzione dell’ampliamento della
copertura “anticorpale” dell’organismo). La selezione dei linfociti T è
particolarmente rigida poiché comprende anche le specie CD4+, che sono
responsabili del coordinamento dell'intera risposta immune.
o I linfociti B si sviluppano e maturano nel midollo osseo, dove attraverso
opportuni riarrangiamenti sviluppano numerose varianti di recettori delle cellule
B (BCR). Queste strutture costituiscono i precursori di membrana dei futuri
anticorpi (che sono invece rilasciati in forma solubile dalle plasmacellule) e come
questi ultimi (e a differenza dei TCR) riconoscono gli antigeni in forma nativa e
non nel contesto di una struttura MHC. I meccanismi di selezione dei linfociti B
sono poco conosciuti, anche se è chiaro che si tratta di un processo
estremamente meno rigido rispetto a quello dei linfociti T. Questo fenomeno si
spiega con due ragioni:
i linfociti B dipendono dalla stretta interazione con i linfociti T CD4+ per la
loro attivazione e maturazione definitiva in plasmacellule. Quindi se un
linfocita B è autoreattivo, ma non viene attivato da un linfocita T
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autoreattivo per lo stesso antigene, non può attivarsi e dare
autoimmunità
i linfociti B, non essendo limitati da MHC per il riconoscimento antigenico,
possono riconoscere un numero molto più ampio di antigeni anche non
peptidici. Quindi un’eliminazione rigida di tutti i cloni autoreattivi
potrebbe limitare la risposta anticorpale in caso di aggressione.
Immunità specifica umorale
Nella difesa specifica umorale il ruolo fondamentale spetta agli anticorpi che sono prodotti dalle
plasmacellule delle cellule derivate dalle cellule clone che a loro volta sono cellule derivate dai
linfociti B.
Il processo di difesa umorale inizia quando un linfocita rileva un agente esterno grazie al suo
recettore specifico, ossia che rileva uno ed un solo corpo esterno, (ci sono vari gruppi di
linfociti B che hanno diversi recettori) e inizia la produzione di cellule clone che in parte
saranno destinate alla memoria immunologica e in parte andranno a formare le plasmacellule.
le plasmacellule poi produrranno gli anticorpi che si legheranno al corpo esterno bloccando i
suoi siti attivi facilitando la fagocitosi da parte dei macrofagi.
Immunità specifica cellulare
È svolta dai linfociti T, che distruggono un virus che ha già infettato una cellula. I linfociti T
tramite recettori specifici si legano al complesso self-non self esposto dalle cellule APC (antigen
presenting cells, cellule che presentano l'antigene) in modo che possano creare dei fori nella
parete cellulare mediante l'azione di un enzima da loro secreto, la perforina. Questo porta la
cellula alla lisi.
Immunizzazione
Esistono diversi tipi di immunità:
• immunità congenita: un individuo senza mai essere messo a contatto con un antigene,
riesce ad opporsi
• immunità naturale attiva: quella che ci possiamo costruire solo vivendo
• immunità naturale passiva: è un tipo di immunità che ci è data passivamente (es. il
bambino che riceve gli anticorpi della madre tramite l'allattamento)
• immunità artificiale attiva: è l'immunità che ci procuriamo tramite i vaccini
• immunità artificiale passiva: consiste nella sieroterapia; questa però, oltre ad essere
molto costosa, ha anche lo svantaggio di avere una durata limitata poiché gli anticorpi
durano solo 10-15 giorni
Vaccinazione
Il sistema della vaccinazione (o immunizzazione attiva) è ideale per la profilassi in periodi di
tranquillità, quando cioè non è necessario un meccanismo che si metta in moto
immediatamente, in quanto la produzione di anticorpi necessita di un certo periodo di tempo (i
primi anticorpi sono dosabili nel siero a partire dal 14° giorno dall'infezione con l'agente
patogeno).
Patologie del sistema immunitario
Alterazioni della funzionalità del sistema immunitario portano allo sviluppo di tre classi di
malattie:
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• Immunodeficienze: sono patologie causate dalla mancanza o dall’inefficienza
congenita (es. SCID, severe combined immunodeficiency) o acquisita per via infettiva
immunodeficiency)
(es. AIDS) o farmacologica (es. ciclosporina nei trapianti d’organo) di una o più branche
del sistema immunitario. Le immunodeficienze si caratterizzano per l’aumentata
suscettibilità a infezioni (anche di tipo opportunistico) e ad alcune patologie
neoplastiche.
• Malattie immuno-mediate in questo caso il sistema immunitario è strutturalmente
mediate:
normale, ma la sua funzionalità è alterata al punto da compromettere, invece che
e,
difendere, l’integrità dell’organismo. È possibile che parte delle anomalie funzionali
siano dovute ad uno “sbilanciamento” dell’attività del sistema immunitario verso una
determinata linea cellulare non adeguatamente controllata nella sua maturazione e
ta
nello svolgimento delle sue funzioni effettrici. Tra le malattie immuno immuno-mediate è
possibile distinguere:
o Reazioni di ipersensibilità e Allergie: si tratta di patologie che si sviluppano in
seguito ad un’abnorme attività del sistema immunitario in risposta ad antigeni
innocui (definiti allergeni). La forma più comune (allergia in senso stretto o
reazione d’ipersensibilit di tipo 1) è mediata da IgE e si associa all’attivazione
d’ipersensibilità
dei mastociti.
o Malattie autoimmuni patologie in cui il sistema immunitario si attiva nei
autoimmuni: ogie
confronti del self distruggendolo. Una certa quota di autoimmunità è presente
fisiologicamente ed è probabilmente indispensabile per il corretto svolgimento
delle funzioni di difesa, mentre in questo caso l’ l’attività anti-self è
quantitativamente più significativa e soprattutto non è limitata temporalmente al
contesto della normale risposta immune ad agenti patogeni. Esempi di malattie
autoimmuni sono il lupus eritematoso sistemico, l’artrite reumatoide, la
spondilite anchilosante, la sclerosi multipla, il diabete mellito di tipo 1.
ondilite
• Neoplasie del sistema immunitario immunitario. Gli intensi fenomeni replicativi che
caratterizzano le cellule del sistema immunitario per tutta l'esistenza dell'individuo,
rendono conto della frequenza relativamente elevata con cui si sviluppano neoplasie a
requenza
carico della linea linfoide o mieloide.
Note
1. ^ B Meresse (2008). Celiac disease: from oral tolerance to intestinal inflammation,
tolerance
autoimmunity and lymphomagenesis . Mucosal Immunology 2 (1): 8 8-23..
Bibliografia
Documentazione.transfer.factor@4lif
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4LIFE INTERNATIONAL GROUP (www.4lifegroup.it ) nas more
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