Sistema immunitario

Il sistema immunitario è un complesso, vasto ed eterogeneo, sistema formato da cellule e tessuti presente nell'organismo dei vertebrati superiori; il sistema immunitario agisce nei confronti di agenti esterni, potenzialmente patogeni (portatori di malattie) e interni (cellule tumorali, tessuti in necrosi) che possono portare, direttamente o indirettamente, un danno sistemico.

Senza un valido sistema immunitario nessun organismo potrebbe sopravvivere poiché - gli stessi patogeni - attaccando dapprima le cellule e i tessuti porterebbero, in modo relativamente veloce, al danno sistemico dei tessuti e dell'organismo intero.

Il ruolo del sistema immunitario è quello di rilevareneutralizzare qualsiasi potenziale pericolo, rappresentato da molecole o entità biologiche non appartenenti all'organismo o - genericamente - definite con il termine di elementi non self. In linea generale, i potenziali patogeni esterni sono raggruppati nei seguenti gruppi:

La risposta immunitaria, in alcuni casi, è capace di neutralizzare le cellule dell'organismo che, per diverse ragioni, deviano dalla normale attività biologica. Ad esempio, alcune cellule cancerose sono riconosciute e neutralizzate dal sistema immunitario poiché presentano delle anomalie a livello della membrana cellulare. A tal proposito, la terapia immunitaria personalizzata - specifica per ogni singolo individuo - sembra essere una buona promessa per la lotta al tumore, poiché sarebbe capace di neutralizzare diversi tipi di cancro.

Classificazione dei patogeni
Classificazione dei patogeni. Ciascun patogeno può scatenare una o più tipo di patologie e - allo stesso tempo - essere individuato da diversi sottosistemi immunitari.

Svilluppo delle cellule del sistema immunitario

Qualsiasi cellula del sistema immunitario origina da una cellula staminale midollare, che fa parte delle cosiddette cellule staminali pluripotenti. A seguito di un primo differenziamento si originano due famiglie di precursori del sistema immunitario: le cellule mieloidi e le cellule linfoidi. I due tipi cellulari maturano a partire dalle prime settimane di gestazione attraverso dei processi di selezione che eliminano le linee cellulari che attaccano le cellule dell'organismo (self) e non reagiscono contro le cellule estranee (non self).

  • Cellule mieloidi. Responsabili della immunità aspecifica, si differenziano ulteriormente in neutrofili, eosinofili, basofili, monociti e Cellule NK (cellule natural killer). I monociti, a loro volta, si differenziano in mastociti e macrofagi.
  • Cellule linfoidi o cellule effettrici. Sono responsabili dell'immunità specifica e si differenziano in linfociti B e linfociti T.

Maturazione dei linfociti

I linfociti maturano nel midollo osseo e nel timo. I linfociti che maturano all'interno del midollo osseo sono i linfociti B, dall'inglese "Bone marrow" (midollo osseo); i linfociti T, invece maturano nel timo, un organo che progressivamente perde la propria funzionalità fino ad atrofizzarsi. La maturazione del sistema immunitario avviene già a partire da poche settimane dopo il concepimento anche se, in misura minore, prosegue lungo tutto il corso della vita.

Gli organi che provvedono alla maturazione linfocitaria sono definiti organi linfoidi e si distinguono in organi linfoidi primari e organi linfoidi secondari.

  • Organi linfoidi primari. Il timo e il midollo spinale rappresentano gli organi primari di maturazione delle difese immunitarie linfocitarie che sviluppano la capacità di riconoscere un elevato numero di antigeni attraverso un ingegnoso meccanismo di ricombinazione genica, conosciuto come ricombinazione VDJ. Nel midollo osseo le cellule pro-mieloidi si specializzano in linfociti B e rimangono latenti fino al primo contatto con il patogeno. Nel timo, invece, la maturazione dei linfociti T avviene grazie alla "presentazione dell'antigene". In altre parole, il timo raccoglie focolai di maturazione di linfociti T. Ambedue linee linfocitarie, dopo la maturazione, sono immesse nel torrente sanguigno.
  • Organi linfoidi secondari. La milza, i linfonodi, l'appendice, l'adenoide e le tonsille rappresentano tessuti organizzati specifici che hanno il compito di accogliere i linfociti maturi e, allo stesso tempo, presentare agli stessi gli antigeni potenzialmente patogeni. Il primo contatto di un linfocita con un agente patogeno, e con il suo relativo antigene, avviene a livello degli organi linfoidi secondari. Successivamente al primo contatto, i linfociti B e T collaborano tra loro per, rispettivamente, promuovere le ulteriori differenziazioni in cellule della memoria e per l'azione citotossica diretta, veicolando verso l'entità estranea sostanze capaci di uccidere la cellula o neutralizzarla.

Tipi di risposta immunitaria

I vertebrati, possono mediare due tipi di risposta immunitaria. Un tipo, definita innatata è aspecifica e relativamente veloce. La risposta adattiva è, invece, specifica sebbene più lenta nell'esecuzione. Inoltre, la risposta immunitaria specifica garantisce l'immunità nei confronti del patogeno rilevato poiché, a seguito dell'infezione si sviluppano difese immunitari persistenti contro il patogeno. Ad esempio, l'infezione da morbillo, oppure l'immunità acquisita dal vaccino contro il morbillo, garantisce una protezione sufficiente nei confronti del patogeno che, nel corso della vita, non è più capace di procurare una nuova infezione all'organismo immunizzato.

La presenza di due tipi di risposta immunitaria (innata e adattiva) rappresenta un vantaggio per l'organismo, poiché permette delle risposte più efficaci e intense. L'immunità innata è anche definita aspecifica poiché non ha una preferenza di selezione nei confronti del patogeno, ma - in termini sintetici - contrasta l'azione potenzialmente dannosa di tutti i patogeni non riconosciuti come self.

Sistema immunitario
Sistema immunitario Specificità Tempo di risposta Memoria Cellule e mediatori coinvolti
Innato Aspecifico Breve Nessuna memoria Macrofagi, citochine pro-infiammatorie
Adattivo Specifico Lento Memoria Linfociti B, Linfociti T, |anticorpi

Immunità innata

L'immunità innata o immunità aspecifica può essere classificata in immunità passiva, che si serve di strutture anatomiche che hanno il compito di bloccare - attraverso un metodo fisico di barriera - l'entrata dei patogeni, e immunità innata attiva, che è operata dalle cellule del sistema immunitario.

Difesa passiva

Alcune strutture anatomiche hanno il compito di bloccare il passaggio dei patogeni dall'esterno verso l'interno dell'organismo. Queste strutture formano la cosiddetta immunità passiva o difesa passiva e sono molto importanti poiché, di fatto, decimano il passaggio di patogeni dentro l'organismo, impedendo agli stessi di proliferare/danneggiare i tessuti oppure circolare nel sangue.

Difese immunitarie innate
Principali punti di difesa passiva nei confronti di patogeni e di tossine.

La cute è un organo che, tra le molte funzioni, serve a impedire il passaggio dei patogeni separando l'organismo dall'esterno. La presenza di uno strato corneo molto robusto, limita la possibilità di proliferazione degli elementi biotici (virus, batteri o parassiti e rende altrettanto difficile il passaggio degli stessi dentro l'organismo.

Uno dei punti di potenziale passaggio dei patogeni è rappresentato dalle vie aeree superiori che, per limitare questo transito, possiedono diversi sistemi utili per bloccare i patogeni. La secrezione di muco serve per intrappolare la maggior parte delle molecole potenzialmente patogene che, attraverso l'ausilio dei movimenti muscolari involontari e delle strutture microscopiche definite flagelli e formate dai microtubuli cellulari.

La saliva, oltre ad avere un'azione sequestrante, è ricca di lisozima un antibiotico naturale efficace contro la parete cellulare di alcuni batteri. La secrezione della saliva, operata dalle ghiandole che riversano il succo nella cavità buccale, è un ulteriore sistema di difesa passiva.

Qualora i batteri, i virus o le tossine riuscissero a passare e raggiungere i polmoni la presenza di un muco denso e ricco di surfattante serve per bloccare i movimenti degli agenti patogeni e, attraverso l'espettorazione allontanarli.

Anche nello stomaco, l'attività del pH forma una soluzione molto acida che neutralizza i patogeni.

In linea generale, le difese passive sfruttano metodi fisici e chimici che aggrediscono le proteine, mediante processi di degradazione. La denaturazione delle proteine, nella maggior parte dei casi, uccide oppure inattiva il patogeno.

Ruolo del microbiota nell'immunità

Il microbiota è rappresentato dalla popolazione di batteri che, all'interno dell'intestino, instaurano un rapporto di cooperazione con l'ospite. Il microbiota, in altre parole, ha un rapporto di commensalismo e, in alcuni casi, di simbiosi con l'intero organismo. La presenza di una popolazione batterica, che non interferisce con la normale attività dell'organismo, non permette la crescita di altri ceppi batterici che, invece, possono risultare tossici, poiché con le colonie parassite si instaura un rapporto di competizione interspecifica che porterebbe a infezione intestinale o, nei casi peggiori, alla sepsi.

Una variazione del microbiota, in termini di capacità di replicazione batterica oppure a seguito di eventi di stasi della crescita, ad esempio a seguito della somministrazione di un principio attivo di tipo batteriostatico oppure di un antibiotico, diminuisce il vantaggio del microbiota nei confronti di specie colonizzanti terze che, di conseguenza, possiedono più probabilità di generare una infezione intestinale o sistemica.

Immunità da cellule immunitarie

L'immunità innata è solitamente la prima linea di difesa a intervenire, cronologicamente, quando un patogeno o un potenziale tale penetra all'interno dell'organismo. Le cellule dell'immunità innata, grazie a particolari strutture, sono capaci di riconoscere tutto ciò che non appartiene all'organismo - definito con il termine di "non-self" e neutralizzarlo.

La risposta innata, dopo la manifestazione del patogeno, non si limita soltanto alla sua neutralizzazione ma attua un ruolo di "ponte" tra la propria attività aspecifica e l'attivazione delle difese specifiche, stimolando la maturazione e la proliferazione della linea dei linfociti B o plasmacellule. L'azione dei linfociti B, che si specializzano nel riconoscimento dello specifico patogeno è, in altre parole, favorita e amplificata dalle cellule della immunità aspecifica.

Immunità specifica

L'immunità specifica è definita tale poiché risponde in modo definito a un patogeno, attraverso il riconoscimento di uno o più siti che sono definiti antigeni. Un antigene, in altre parole, è una struttura - generalmente proteica - riconosciuta dal sistema immunitario specifico; il riconoscimento da parte del sistema immunitario dell'antigene è il primo passo per la risposta anticorpale. I linfociti B, o plasmacellule, e i linfociti T sono le cellule del sistema immunitario adibite al riconoscimento degli antigeni.

Stimolazione dell'immunità specifica attraverso i vaccini

La vaccinazione, ottenuta attraverso la somministrazione di un preparato ricco in antigeni specifici definito vaccino serve per la stimolazione del sistema immunitario, attivando le cellule della memoria, e garantendo al soggetto vaccinato l'immunità nei confronti del patogeno. Il vaccino contiene uno o più antigeni presenti nel patogeno o, in alcuni casi, il patogeno stesso in forma uccisa o inattivata. Quando le cellule del sistema immunatario riconoscono gli antigeni, ad esempio il DNA, l'RNA o le strutture proteiche, innescano un processo di maturazione e di proliferazione di cellule specifiche contro gli antigeni del vaccino. L'incapacità del patogeno di replicarsi rende sicura la somministrazione dei vaccini che, in altre parole, permette il riconoscimento dell'antigene e la maturazione di una risposta a lunga memoria contro esso senza i rischi derivanti dall'esposizione al patogeno stesso.

Vaccino: meccanismo d'azione
Meccanismo di vaccinazione. Un antigene, o più antigeni, associati a un patogeno sono inoculati e raggiungono il flusso sanguigno dove, successivamente, avviene la presentazione al sistema immunitario. Gli antigeni non sono in alcun modo capaci di scatenare una risposta immunitaria e, per questa ragione, il sistema immunitario può neutralizzarli e formare delle cellule dell'immunità capaci di eliminare il patogeno per diversi anni dopo la vaccinazione.

La protezione fornita dalle cellule della memoria è di lungo termine e, per questa ragione, qualora il patogeno riuscisse a penetrare nell'organismo successivamente alla vaccinazione, le cellule dell'immunità coinvolte - rappresentate dai linfociti B - possono agire immediatamente contro il patogeno e neutralizzarlo prima che possa lesionare l'organismo attraverso l'infezione.

Alterazioni e difetti del sistema immunitario

Il sistema immunitario può presentare dei difetti sia per quanto riguarda la capacità di rilevare molecole o agenti patogeni sia per la modulazione della risposta contro gli elementi patogeni, che può essere troppo blanda oppure troppo forte. La presenza di diversi tipi di cellule immunitarie, che si sviluppano in altrettanto diverse linee difensive, e la complessità che deriva dalla segnalazione e dai meccanismi di analisi e di rilevazione, può rende il sistema immunitario soggetto a errore in qualsiasi punto della catena di risposta al patogeno.

In sintesi, le alterazioni del sistema immunitario sono le seguenti:

Alterazione del sistema immunitario
Alterazione Causa Effetti
Assenza del sistema immunitario Genetica, leucemia Il soggetto è immunodepresso in modo grave, poiché le cellule del sistema immunitario non si formano
Lieve alterazione delle cellule immunitarie Genetica, assunzione di determinati principi attivi, tumore Il numero di cellule immunitario non è sufficiente e il soggetto è lievemente immunodepresso. Questa situazione, generalmente, è temporanea
Iperattività del sistema immunitario Genetica, idiopatica La mancanza di una regolazione attiva del sistema immunitario porta alla cosiddetta ipersensensibilità che, a sua volta, può essere più o meno grave. Alcune patologie, ad esempio l'artrite reumatoide, il lupus, la tiroidite di Hashimoto e, in generale le cosiddette malattie autoimmuni, derivano da una più o meno marcata iperattività del sistema immunitario che riconosce come "estranee" le cellule dell'organismo.

Il sistema immunitario può essere agevolmente modultato attraverso l'utilizzo dei cosiddetti immunosoppressori, che rappresentano una classe di molecole ad elevata specificità che possiedono la capacità di rallentare o eliminare del tutto l'azione immunitaria. Queste molecole sono suddivise in quattro grandi classi:

  • Antimetaboliti;
  • Corticosteroidi;
  • Anticorpi;
  • Inibitori del network delle citochine;

In linea generale, se è agevole la modulazione negativa del sistema immunitario, non è altrettanto facile correggere ciò che, comunemente, è definito con il termine di "sistema immunitario basso" che, dal punto di vista scientifico, rappresenta una o più condizioni di rallentamento del sistema immunitario tale da compromettere la capacità di rilevare e attaccare sia i patogeni endogeni sia le cellule trasformate. L'approccio farmacologico, per quanto possa essere promettente, è al momento poco efficace per promuovere attivamente il metabolismo dei sistemi difensivi innati oppure specifici.

Effetti prolungati della risposta immunitaria sull'organismo

La presenza di una prolungata e costante risposta immunitaria può avere, a lungo andare, effetti deleteri sull'organismo. L'infiammazione generata dalle cellule del sistema immunitario e la liberazione di molecole capaci di interferire con i normali processi biologici delle cellule infette può estendere la propria azione anche alle cellule immediatamente vicine. Uno dei meccanismi di neutralizzazione delle cellule infette o dei batteri è quello della sintesi di forme tossiche dell'ossigeno capaci di provocare uno stress ossidativo e uccidere la cellula bersaglio. Quando l'infiammazione è costante, tuttavia, le forme tossiche dell'ossigeno possono colpire anche le cellule adiacenti, interferendo con il loro metabolismo e generando stati alterati più o meno importanti.

Percorso di immunologia

Introduzione all'immunologia: Sistema immunitario.
Cellule del sistema immunitario: Linfociti, macrofagi.
Risposta immunitaria: Antigene, anticorpo ed epitopo dell'antigene, aptene.
Introduzione alla vaccinazione: Vaccino, richiamo del vaccino, sicurezza dei vaccini.

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