MN 4.7.2 Immunità umana

La seguente pagina presenta le basi dell'immunità umana dal punto di vista anatomico (struttura) e fisiologico (funzionamento).Il tema è molto complesso, strettamente correlato con i sistemi ormonali, neurologici e con il coinvolgimento del tessuto connettivo lasso e del sistema linfatico, per cui quanto esposto di seguito è sintetizzato e incompleto.

Inoltre mi sono servito ampiamente di capitoli di Wikipedia.it che spiegano bene diversi argomenti. Per approfondire il tema consiglio di consultare i links elencati in Pagine correlate.

it.Wikipedia: Sistema immunitario

Il sistema immunitario dei vertebrati e quindi dell'uomo, è una complessa 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 alla sua integrità.

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 nocive per l’organismo e che devono quindi essere eliminate (non-self).

Secondo le piì 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 (Toll-like receptor, recettori dei linfociti 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 immunitario:

• immunità aspecifica o innata: comprende mediatori chimici (responsabili dell’infiammazione) e cellulari responsabili di una prima linea di difesa contro le aggressioni. è evolutivamente piì 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”.
• immunità specifica o adattativa: comprende mediatori chimici e cellulari responsabili di una risposta difensiva piì potente e mirata (virtualmente in grado di riconoscere qualunque forma di antigene), ma piì lenta. è evolutivamente piì recente e poggia sulla risposta aspecifica per numerose funzioni di presentazione e distruzione degli antigeni. Si divide a sua volta in:
  • immunità specifica umorale (cioè mediata da anticorpi).
  • immunità specifica cellulo-mediata

Sono trattati i seguenti argomenti:
Immunità aspecifica ◊ Immunità specifica (adattiva)

it.Wikipedia: Immunità aspecifica

L'immunità aspecifica o innata costituisce la branca evolutivamente piì 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” ausiliaria per la risposta immunitaria specifica coordinata dai linfociti T-helper. Un ruolo non meno rilevante dell'immunità aspecifica è infine quello della rimozione di strutture self danneggiate o consumate (es. eritrociti).

All'interno dell'immunità aspecifica si riconoscono misure difensive del 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 perì 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 repliche 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 aspecifica.

it.Wikipedia: 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 perì 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 puì 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 piì 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, 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 piì 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.
  • 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.
  • 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 autoreattivo per lo stesso antigene, non puì attivarsi e dare autoimmunità
    • i linfociti B, non essendo limitati da MHC per il riconoscimento antigenico, possono riconoscere un numero molto piì ampio di antigeni anche non peptidici. Quindi un’eliminazione rigida di tutti i cloni autoreattivi potrebbe limitare la risposta anticorpale in caso di aggressione.

it.Wikipedia: Mediatori chimici dell'infiammazione acuta

Sono trattati i seguenti argomenti:
Recettori ◊ esempi: Infiammazione, Allergie

it.Wikipedia: Recettori

L'insulina si classifica "ormone" e non ha dirette funzioni immunitarie. Ma i recettori cellulari e quindi anche i mediatori immunitari funzionano tutti secondo questi meccanismi.

it.Wikipedia: Infiammazione

it.Wikipedia: Allergia

it.Wikipedia: Cellule_del_tessuto_connettivo ◊ Immunità cellulare

L'immunità cellulare, meglio nota come immunità cellulo-mediata, è una risposta da parte del sistema immunitario che non coinvolge gli anticorpi ma piì che altro l'attivazione dei macrofagi e delle cellule natural killer, la produzione antigeni specifici a qualcosa di tossico per le cellule (citotossicità), linfociti T, ed il rilascio di varie citochine come risposta ad un antigene. Storicamente, il sistema immunitario fu separato in due rami; 1. Immunità umorale, per la quale le funzioni protettive possono essere riscontrate nell'umore (Fluido cellulare esterno o serum), 2. Immunità cellulare, per la quale le funzioni protettive sono associate alle cellule.

Sono trattati i seguenti argomenti:
Macrofagi ◊ Linfociti ◊ Granulociti ◊ Mastociti ◊ Cellule dendritiche ◊ Anticorpi

it.Wikipedia: Macrofago

I macrofagi (noti anche come istiociti) sono cellule mononucleate tissutali che appartengono al sistema dei fagociti. Di questo sistema fanno pure parte i granulociti neutrofili e i monociti. Essi svolgono un ruolo molto importante nelle risposte immunitarie naturali e specifiche. La loro funzione principale è la fagocitosi cioè la capacità di inglobare nel loro citoplasma particelle estranee, compresi i microrganismi, e di distruggerle. Secernono inoltre citochine ad attività proinfiammatoria e presentano l’antigene ai linfociti T-CD4.

it.Wikipedia: Linfociti ◊ Linfocita NK

I linfociti sono cellule appartenenti al sistema cardiaco, e, pur essendo formalmente cellule connettivali, si trovano in prevalenza libere nel sangue.
Vengono suddivisi in due classi principali: i linfociti B e i linfociti T:
I linfociti B sono in grado di riconoscere l'antigene presentato dai macrofagi, ed in risposta maturano in plasmacellule, producendo anticorpi che intervengono ad eliminare i corpi estranei.

I linfociti T, oltre a cooperare con i linfociti B e con le proteine del complesso maggiore di istocompatibilità per permettere il riconoscimento degli antigeni, sono anche deputati alla risposta self, ovvero all'eliminazione di cellule appartenenti all'organismo stesso, alterate dall'infezione di un virus o cancerogene.

Inoltre ci sono i linfociti NK (natural killer): sono cellule del sistema immunitario, particolarmente importanti nel riconoscimento e distruzione di cellule tumorali e infette da virus.
Sono in grado inoltre di produrre citochine, come l'interferone gamma (che attiva i macrofagi). Un'altra denominazione è quella di linfociti grandi granulari a causa delle dimensioni maggiori rispetto ai linfociti B e T e per la presenza di granuli preformati nel citoplasma, contenenti i mediatori della loro citotossicità. Le NK non necessitano di attivazione, sono infatti indipendenti dal sistema immunitario specifico ed esplicano un'importante azione come prima difesa, tipica dell'immunità innata.

it.Wikipedia: Granulociti

I granulociti sono un tipo di globuli bianchi (leucociti); sono così definiti poiché contengono delle granulazioni nel loro citoplasma dalle cui affinità tintoriali dipende la loro classificazione. Queste granulazioni assumono poco i coloranti acidi e basici nei neutrofili, mentre si colorano con coloranti acidi negli eosinofili e con quelli basici nei basofili.

Granulociti neutrofili: cellule molto mobili dotate di attività fagocitaria, intervengono nelle fasi iniziali della risposta infiammatoria come costituenti del pus. Nel sesso femminile possono presentare un nucleo con appendice di cromatina a bacchetta di tamburo, il cosiddetto "corpo di Barr" (cromosoma X). Contengono vari enzimi idrolitici, perossidasi, lactoferrina, lisozima ed enzimi in grado di degradare i mediatori dell'infiammazione (detriti, batteri, danni fisici). Una volta migrati nel tessuto infiammato e svolta la loro azione muoiono, il che porta alla costituzione del pus.

Granulociti eosinofili: cellule con nucleo in genere bilobato, e numerosi granuli con proprietà tintoriali acidofile (si colorano con coloranti acidi come l'eosina, da cui il nome eosinofili). I granuli contengono: idrolasi lisosomiali e perossidasi, nonché due proteine caratteristiche, la Proteina Basica Maggiore (MBP) e la Proteina Cationica degli Eosinofili (ECP), sostanze ad elevato potere citotossico nei confronti di batteri e di cellule in generale. Gli eosinofili sono in grado di movimento e di attività fagocitaria, ma intervengono raramente in processi infiammatori e infettivi (ruolo svolto prevalentemente dai neutrofili), mentre si puì dimostrare "eosinofilia" (ovvero un loro aumento di numero rispetto alle condizioni fisiologiche) in caso di risposte allergiche o di parassitosi (infestazioni da parassiti).

it.Wikipedia: Mastocita

Il mastocita, detto anche mastcellula (dal tedesco mastzellen, "cellula infarcita"), è una cellula di forma tondeggiante, ovoidale o fusata, è dotato di attività ameboide, ha un diametro di 20-30 µm e si trova nel tessuto connettivo propriamente detto.

I mastociti intervengono nella genesi delle reazioni allergiche, di ipersensibilità e anafilattiche (shock anafilattico). Vengono oggi considerati gli attivatori della flogosi acuta.

Quando i mastociti vengono attivati rapidamente secernono il contenuto dei granuli (degranulazione istaminica) e in piì altre sostanze, quali l'ossido di azoto (NO), un altro vasodilatatore, i leucotrieni, che inducono la contrazione della muscolatura liscia (intervenendo ad esempio nella broncocostrizione) cioè nella crisi asmatica.
Inoltre i mastociti liberano interleuchine e altre sostanze chemiotattiche.

it.Wikipedia: Cellula dendritica

Le cellule dendritiche (DC) sono cellule APC (Antigen-presenting cell) specializzate nella cattura di antigeni (Ag).

A differenza dei macrofagi, esse non sono in grado di fagocitare l'antigene ma lo espongono sulla propria superficie in seguito all'interazione con esso.

Le cellule dendritiche sono presenti in piccole quantità nei tessuti a contatto con l'ambiente esterno, principalmente la pelle (dove si trova un particolare tipo di cellula dendritica chiamata cellula Langerhans) e il rivestimento interno del naso, polmoni, stomaco e intestino. Possono anche essere trovate in uno stato immaturo nel sangue.

Una volta attivate, migrano nei tessuti linfoidi dove interagiscono con le cellule T e le cellule B per dare avvio e configurare la risposta immunitaria adatta. A particolari livelli di sviluppo, danno origine a estensioni ramificate, i dendriti, che danno alla cellula il suo nome.

Sono trattati i seguenti argomenti:
MHC (HLA) ◊ Anticorpi

Complesso maggiore di istocompatibilità it.Wikipedia

it.Wikipedia: Anticorpo ◊ Antigene ◊ Plasmacellule

Gli anticorpi (piì propriamente immunoglobuline) non sono cellule immunitarie ma delle proteine con una peculiare struttura quaternaria che conferisce loro una forma a "Y".
In ambito immunitario gli anticorpi hanno la funzione di neutralizzare corpi estranei come virus e batteri, riconoscendo come un bersaglio ogni determinante antigenico o epitopo legato al corpo .

Anticorpo patologico:
Myasthenia gravis
(lega all'acetilcholina)

In maniera schematica e semplificata si puì dire che ciì avviene perchè al termine dei bracci della "Y" vi è una struttura in grado di "chiudere" i segmenti del corpo da riconoscere. Ogni chiusura ha una chiave diversa, costituita dal proprio determinante antigenico; quando la "chiave" (l'antigene) è inserita, l'anticorpo si attiva. La produzione di anticorpi è la funzione principale del sistema immunitario umorale.

Gli anticorpi sono una classe di glicoproteine del siero, il cui ruolo nella risposta immunitaria specifica è di enorme importanza: servono come "marcatori" per il susseguente lavoro della maggior parte delle cellule immunitarie.
Hanno la capacità di legarsi in maniera specifica agli antigeni (microorganismi infettivi come batteri, tossine, o qualunque macromolecola estranea che provochi la formazione di anticorpi) .
Negli organismi a sangue caldo vengono prodotte dai linfociti B che in seguito a stimoli specifici vengono trasformati per adempiere a questo compito in plasmacellule.

Sistema del complemento it.Wikipedia

Sono trattati i seguenti argomenti:
Complemento, Opsonine ◊ Fagocitosi / Macrofagi

Il sistema del complemento, insieme agli anticorpi, rappresenta l'elemento essenziale dei meccanismi di difesa umorali contro gli agenti infettivi. Esso è costituito da una ventina di proteine circolanti e di membrana, capaci di interagire reciprocamente e con le membrane cellulari.

L'attivazione a cascata delle sue proteine solubili, che convenzionalmente vengono chiamate componenti, è alla base di attività biologiche varie come la lisi cellulare, batterica o virale; queste si introducono nelle membrane degli agenti patogeni provocando su di esse pori che portano alla lisi. Durante l'attivazione del complemento si ha inoltre il reclutamento di varie cellule immunocompetenti, quali cellule fagocitarie (monociti, macrofagi, polinucleati), linfociti B e linfociti T.

Membrane Attack Complex MAC en.Wikipedia

Fagocitosi it.Wikipedia

Sono trattati i seguenti argomenti:
Pagine correlate ◊ Impressum ◊ Commenti

Sono trattati i seguenti argomenti:
Sistema immunitario ◊ Malattie immunitarie ◊ Rimedi immunitari ◊ Sistema linfatico ◊ Malattie linfatiche ◊ Ricettario linfatico