Sistema immunitario

Definizione

Il sistema immunitario 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). Il sistema immunitario distingue un self non infettivo da un 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, complessi MHC, anticorpi), che consentono la presentazione ed il riconoscimento di componenti dell’agente lesivo definite antigeni.

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. 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 o adattativa: 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. Si divide a sua volta in:
  • immunità specifica umorale (cioè mediata da anticorpi).
  • immunità specifica cellulo-mediata.

L’immunità aspecifica o innata

Costituisce la branca evolutivamente più antica e l’impalcatura fondamentale del sistema immunitario. Essa 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 quello della rimozione di strutture self danneggiate o consumate. 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. 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.

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.
  • l’incapacità di adattarsi alle contromisure sviluppate dai microrganismi patogeni.
  • 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.

La mancanza di specificità è parzialmente compensata dagli 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.

Le 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:
  • CR1 (o CD35): lega i frammenti C3b, iC3b (C3b inibito) e C4b favorendo la fagocitosi.
  • 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.
  • CR3,4: stimolano la fagocitosi in seguito a legame a iC3b
  • 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:
  • Recettori omologhi alle lectine di tipo C, costituenti il complesso del recettore NK (NKC)
  • 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.

Mastociti: cellule di derivazione mieloide residenti nei tessuti connettivi e dotate di granuli di istamina, eparina e numerosi altri fattori infiammatori. Si ritiene che i mastociti siano spesso la causa 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 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.

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. Cellule Natural Killer: 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.

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. 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+). 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. L’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 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 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 una caratteristica peculiare di molti microrganismi infettivi in continua co-evoluzione con il sistema immunitario che cerca di distruggerli. L’immunità specifica deve essere in grado di rispondere a tutte le possibili combinazioni molecolari presenti in natura e in grado di interagire con l’organismo. Un ulteriore raffinato meccanismo di generazione della diversità del patrimonio anticorpale 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. 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. La maturazione dell’immunità specifica si svolge prevalentemente durante il primo anno, anche se in realtà prosegue per tutta la vita dell’individuo.

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, 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 citotossici, che distruggono un virus che ha già infettato una cellula. La cellula T citotossica si attacca alla cellula bersaglio, rilasciando perforina che forma canali sulla membrana plasmatica della cellula infettata. La perforina è conservata in alcune vescicole secretorie insieme all’enzima proteasi. Le vescicole si svuotono per esocitosi locale nel punto di contatto con il bersaglio, una proteasi granzina B attiva le caspasi di proteasi portando alla morte cellulare selettiva.

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.

Le vaccinazioni

Il sistema della vaccinazione 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 14º giorno dall’infezione con l’agente patogeno).

Patologie del sistema immunitario

Le alterazioni della funzionalità del sistema immunitario portano allo sviluppo di tre classi di malattie:

  • Immunodeficienze: sono patologie causate dalla mancanza o dall’inefficienza congenita, o acquisita per via infettiva (es. AIDS) o farmacologica di una o più branche del sistema immunitario. Le immunodeficienze si caratterizzano per l’aumentata suscettibilità a infezioni e ad alcune patologie neoplastiche.
  • Malattie immuno-mediate: in questo caso il sistema immunitario è strutturalmente normale, ma la sua funzionalità è alterata al punto da compromettere, invece che 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 nello svolgimento delle sue funzioni effettrici.

Tra le malattie immuno-mediate è possibile distinguere:

  • 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.
  • Malattie autoimmuni: patologie in cui il sistema immunitario si attiva nei 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’attività anti-self è quantitativamente più significativa e soprattutto non è limitata temporalmente al contesto della normale risposta immune ad agenti patogeni.
  • Neoplasie del sistema 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 carico della linea linfoide o mieloide.

Fonti

www.benessere.it

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