Il sistema immunitario protegge il corpo da agenti esterni e cellule anomale attraverso meccanismi di immunità innata e acquisita, includendo linfociti e diversi tipi di globuli bianchi. La risposta infiammatoria e la produzione di anticorpi sono fondamentali per affrontare le infezioni e mantenere la salute. Tuttavia, possono insorgere malattie autoimmuni, immunodeficienze e allergie quando il sistema immunitario non funziona correttamente.

1. Il Sistema Immunitario Ruolo : protezione delle cellule e dei tessuti del corpo da fattori esterni o interni che possono compromettere la loro funzionalità. Fattori esterni biotici: agenti patogeni quali virus, batteri, funghi, parassiti animali uni- o pluricellulari (plasmodi, platelminti, nematodi, anellidi) Fattori esterni abiotici: agenti fisici o chimici con attività mutagena Fattori interni: cellule anomale (infettate o cancerogene) che possono recare danni all’organismo I diversi meccanismi di difesa messi in atto dal sistema immunitario, fanno parte di una immunità innata (aspecifica) e di un’immunità acquisita (specifica).

2. Anatomia del sistema immunitario È costituito da vasi linfatici che sono il sistema di conduzione del liquido interstiziale in connessione con il sistema circolatorio linfonodi , adenoidi, tonsille, appendice, placche di Peyer sono raggruppamenti di linfonodi midollo osseo, in cui avviene la moltiplicazione di cellule staminali multipotenti ematopoietiche da cui deriveranno tutte le cellule circolanti nel sanguee la maturazione dei linfociti B timo, avviene la maturazione dei linfociti T milza avviene

3. Linfonodo I linfonodi sono strutture globulari di tessuto spugnoso, localizzate strategicamente tra i vasi linfatici, che contengono nella zona corticale numerosi linfociti e macrofagi in grado di inglobare i microbi presenti nella linfa attivando una risposta immunitaria. Sono un punto di filtraggio della linfa che entra dai vasi afferenti con agenti infettivi e detriti cellulari ed esce dai vasi efferenti ripulita. Fotografia al microscopio e schema di un linfonodo

4. Cellule staminali multipotenti ematopoietiche

5. I principali tipi di globuli bianchi

6. Immunità innata L’immunità innata comprende: barriere anatomiche che tendono a prevenire la penetrazione di agenti infettivi all’interno del corpo difese aspecifiche , che distruggono in maniera indiscriminata le cellule e le sostanze estranee con cui vengono in contatto;

7. 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

8. Difese aspecifiche cellulari (globuli bianchi) Cellule dendritiche e Macrofagi 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. Hanno tre funzioni: Fagocitano i microrganismi Li demoliscono grazie ad enzimi litici. Espongono sulla superficie cellulare frammenti del patogeno (antigeni), trasformandosi in APC (Antigen Presenting Cells) per stimolare una risposta immunitaria specifica Natural killer Distruggono le cellule del nostro corpo che presentano anomalie sulla loro superficie perché tumorali o già infettate da virus

9. 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) È costituita da una serie di eventi che, a partire da una lesione e/o una infezione localizzata, si concludono con una risposta locale ( infiammazione ) e in alcuni casi con una risposta sistemica ( febbre ). I principali scopi della risposta infiammatoria sono: ripulire il tessuto lesionato prevenire l’estendersi dell’infezione ai tessuti circostanti La risposta infiammatoria

10. La lesione del tessuto connettivo attiva i mastociti, ivi presenti, che liberano istamina L’ istamina determina la vasodilatazione nella zona lesionata e aumento della permeabilità dei capillari che favorisce l’intervento dei macrofagi I macrofagi fuoriusciti dai capillari diventano APC Infiammazione: risposta infiammatoria locale SINTOMI 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

11. Febbre: risposta infiammatoria sistemica La risposta sistemica si verifica in tutto il corpo a partire dalla infezione locale, in caso che tale infezione si estenda. Il sistema immunitario produce molecole segnale che agiscono sull’ipotalamo, responsabile della regolazione della temperatura corporea. La febbre è un meccanismo di difesa e di segnale: Combatte direttamente i microrganismi con l’aumento della temperatura Segnala una alterazione dell’omeostasi corporea al sistema immunitario, nervoso e endocrino.

12. Difese aspecifiche proteiche Nell’organismo ci sono numerose proteine con funzioni di difesa Il sistema del complemento è costituito da una ventina di proteine plasmatiche che: si legano alla membrana di cellule estranee o infette, producono una apertura e provocano la lisi osmotica della cellula attivano indirettamente i fagociti, attirandoli verso il sito di infezione Le citochine sono proteine prodotte da globuli bianchi, fibroblasti (tessuto connettivo), cellule endoteliali e sistema nervoso centrale. Comprendono: Interleuchine TNF (fattori di necrosi tumorale) Interferoni

13. Le interleuchine sono messaggeri chimici locali e sistemici. La IL-1, per esempio, è in grado di raggiungere l’ipotalamo, determinando in tal modo l’insorgere della febbre. IL-1 e IL-6 stimolano i globuli bianchi a produrre i TNF. 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 rilascio di questi fattori ha numerose conseguenze: Maggiore produzione di proteine del complemento Innalzamento della temperatura corporea Maggiore vasodilatazione Aumento del tasso catabolico Shock settico (forte calo di pressione e morte) Interleuchine e TNF

14. Gli interferoni sono proteine prodotte dalle cellule infettate dai virus , Inducono le altre cellule vicine a resistere all’infezione Stimolano i globuli bianchi ad innescare la risposta infiammatoria e immunitaria. Interferone Meccanismo di azione dell'interferone

15. Risposta immunitaria acquisita: linfociti I linfociti possiedono recettori di membrana specifici per riconoscere le sostanze estranee ( non self o antigeni) presenti sulla superficie dei microrganismi, delle cellule infettate o tumorali ( determinanti antigenici ) o liberamente circolanti ( tossine ) I linfociti si attivano quando l’antigene si lega al recettore di membrana I linfociti si dividono producendo un clone di cellule che si ripartisce in due gruppi cellule effettrici ( plasmacellule ) per la risposta immunitaria primaria, a breve termine, che contrasta subito l’infezione , cellule della memoria per la risposta immunitaria secondaria, a lungo termine, che contrasta le eventuali successive infezioni dello stesso tipo.

16. Attivazione dei linfociti Le cellule effettrici maturano rapidamente e funzionano solo per un periodo di tempo limitato, fino a quando cioè l’infezione non è eliminata, in modo da impedire una risposta immunitaria eccessiva e inutile. Le cellule della memoria sono invece longeve, a volte vivono quanto l’individuo stesso.

17. Risposta immunitaria primaria Durante la risposta primaria: Non appena l’infezione è stata vinta, le cellule effettrici muoiono i linfociti che hanno riconosciuto l’antigene si attivano e proliferano il clone di cellule effettrici attacca l’antigene e le cellule che lo espongono

18. 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

19. Risposta primaria e secondaria a confronto

20. 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 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:

21. 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 ucciso o attenuato, di parti del patogeno o di tossine inattivate La vaccinazione è capace di scatenare la risposta immunitaria senza provocare la malattia selezionando le cellule della memoria A un secondo attacco dello stesso antigene, le cellule della memoria metteranno in atto la risposta immunitaria secondaria impedendo il manifestarsi della malattia

22. I linfociti B e la risposta umorale 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 I recettori di membrana che riconoscono gli antigeni non self sono identici agli anticorpi prodotti da quel linfocita B Struttura della molecola di anticorpo

23. I linfociti T e immunità cellulare 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

24. I linfociti T helper hanno la funzione di regolare il sistema immunitario Linfociti T helper promuovendo l’attività dei macrofagi e dei linfociti T citotossici stimolando i linfociti B a produrre anticorpi Le glicoproteine che determinano la sua specificità antigenica sono dette CD4

25. I linfociti T citotossici attaccano e uccidono le cellule del nostro organismo infettate da agenti patogeni o diventate cancerose. Le glicoproteine che determinano la loro specificità antigenica sono dette CD8 Linfociti T citotossici

26. 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 D’altro canto devono essere eliminati tutti i linfociti in grado di riconoscere il self, ossia i componenti cellulari normali, altrimenti il sistema immunitario aggredirebbe il corpo dell’individuo come avviene nelle malattie autoimmuni. Selezione clonale In che modo il sistema immunitario è in grado di rispondere specificamente a milioni di antigeni diversi?

27. Le cellule di ogni persona hanno sulla membrana particolari glicoproteine che rappresentano 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 Da questo deriva la necessità di trovare un donatore compatibile in caso di trapianto per evitare una crisi di rigetto. Complesso maggiore di istocompatibilità: MCH

28. 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 sono riconosciute dai recettori CD8 dei LT citotossici, e MHC di classe II , che contrassegnano solo le cellule del sistema immunitario sono riconosciute dai recettori CD4 dei LT helper. Proteina MHC di classe I Proteina MHC di classe II

29. 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: Teoria della delezione clonale 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

30. Tra le principali malattie che possono colpire il sistema immunitario ci sono: Patologie del sistema immunitario 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

31. L’immunodeficienza può essere: Immunodeficienze genetica (o primitiva), come nel caso delle SCID, in cui è fortemente compromessa la funzionalità dei linfociti B e T acquisita (o secondaria), di origine infettiva come nel caso dell’AIDS, in cui il virus HIV attacca i linfociti T helper distruggendoli Un bambino affetto da SCID in una bolla sterile

32. 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

33. 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

34. Se l’istamina viene liberata nel sangue, si possono verificare delle reazioni sistemiche : Allergie: shock anafilattico 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

35. 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 mutazioni genetiche o da infezioni virali Tessuto canceroso