Biologia per il liceo/Il sistema immunitario

Il sistema immunitario

Ogni organismo vivente presenta sulla superficie delle proprie cellule delle molecole dette antigeni. Il sistema immunitario di ogni individuo impara a riconoscere i propri antigeni (self) distinguendoli da quelli estranei (non self). Il sistema immunitario agisce impedendo che organismi estranei entrino nel nostro corpo ed eliminando rapidamente organismi estranei eventualmente entrati nel nostro corpo.

Il sistema linfatico

Il sistema linfatico è una componente essenziale del sistema immunitario, insieme a timo, midollo osseo, milza, tonsille, appendice e placche di Peyer presenti nell'intestino tenue. Il sistema linfatico è composto da:

1. Linfa: La linfa è un fluido chiaro che circola attraverso il sistema linfatico. È simile al plasma sanguigno ma contiene meno proteine. La linfa trasporta globuli bianchi, in particolare linfociti, che sono essenziali per la risposta immunitaria.

2. Vasi Linfatici: I vasi linfatici sono una rete di tubi che trasportano la linfa in tutto il corpo. Questi vasi iniziano come capillari linfatici nei tessuti, che raccolgono il fluido interstiziale, e convergono in vasi linfatici più grandi, infine drenando la linfa nei dotti linfatici principali che la restituiscono al sistema circolatorio.

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3. Linfonodi: I linfonodi sono piccole strutture a forma di fagiolo situate lungo i vasi linfatici. Agiscono come filtri per la linfa, intrappolando batteri, virus e altre particelle estranee. I linfociti all'interno dei linfonodi identificano e distruggono questi patogeni.

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4. Organi Linfatici

1. • TIMO: Situato dietro lo sterno, il timo è dove i linfociti T maturano e diventano operativi.
   • MILZA: La milza filtra il sangue, rimuovendo i globuli rossi vecchi e danneggiati, e svolge un ruolo nella risposta immunitaria.
   • TONSILLE: Situate nella gola, le tonsille proteggono contro i patogeni che entrano attraverso la bocca e il naso.
   • PLACCHE DI PEYER: Sono aggregati di tessuto linfoide che si trovano nel rivestimento dell'intestino tenue e monitorano i patogeni nel tratto intestinale.

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  TIMO
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  MILZA
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  TONSILLE

Il sistema linfatico consente alla linfa (liquido, incolore o tenuemente giallastro, limpido od opalescente, che circola nel sistema dei vasi linfatici e contiene proteine, lipidi, sostanze rimosse dall'interstizio dei tessuti ed elementi figurati rappresentati quasi esclusivamente da linfociti provenienti dai tessuti linfopoietici) di fluire nei tessuti corporei, drenando ogni angolo dell'organismo prima di riversarsi nelle vene toraciche. Lungo le vie linfatiche esistono degli organi, chiamati linfonodi, capaci di produrre i cosiddetti linfociti, una serie speciale di globuli bianchi deputata all'eliminazione dei microrganismi ostili. Quando l'organismo sta combattendo un'infezione i linfonodi accelerano la sintesi e la trasformazione di questi linfociti, aumentando così di volume.

L'immunità innata

Non appena i microrganismi riescono ad oltrepassare le barriere meccanico-chimiche, l'immunità aspecifica si attiva rapidamente e contribuisce a neutralizzarli bloccando molte infezioni ed impedendone l'evoluzione in malattia. L'immunità innata è la prima linea di difesa del corpo contro le infezioni ed è caratterizzata da una risposta rapida e non specifica ai patogeni. Essa opera attraverso meccanismi che sono già presenti nell'organismo prima dell'infezione e non richiedono un'esposizione precedente per essere efficaci. Di seguito una descrizione dettagliata dei vari componenti e meccanismi dell'immunità innata:

Caratteristiche Principali

1. Risposta Rapida: Agisce immediatamente o entro poche ore dall'infezione.

2. Specificità Limitata: Riconosce caratteristiche comuni a molte categorie di patogeni attraverso modelli molecolari associati ai patogeni (PAMPs).

3. Assenza di Memoria: Non migliora la sua efficacia con esposizioni ripetute allo stesso patogeno.

Le difese esterne

Questo tipo di difesa offre una barriera meccanica all'ingresso dei patogeni e viene definita aspecifica perché combatte qualsiasi tipo di nemico e, solitamente, entra in azione immediatamente o nel giro di poche ore. Le barriere fisiche sono rappresentate da: tessuto epiteliale di rivestimento, strato corneo, cheratina.

Mucose: rivestono tratti dell’apparato respiratorio, digerente, genitale ed urinario

Ciglia: con il loro movimento allontanano le particelle estranee entrate con l’aria

Acidità del pH: crea un ambiente inospitale per i patogeni

Lacrime, saliva, muco e fluidi gastrici: contengono una sostanza, detta lisozima, che svolge un’azione antibatterica.

Le difese interne

Quando sono presenti delle infezioni che danneggiano i tessuti, l'organismo ricorre alla risposta infiammatoria, che previene la diffusione di microrganismi e provvede a riparare la lesione. Durante la risposta infiammatoria intervengono le difese interne, che sono sistemi di difesa più complessi come:

• Proteine del completamento: sono rese attive da una serie di reazioni enzimatiche a catena
• Interferoni: incrementano l'attività lisosomiale che provvede alla degradazione delle proteine virali in peptidi più piccoli
• Linfociti natural kiiller (NK): sono in grado di riconoscere le cellule tumorali e provocarne la lisi
• Fagociti: fuoriescono dai vasi sanguigni e penetrano nei tessuti infiammati ingerendo i patogeni. Si dividono in: granulociti neutrofili, presenti nel sangue, sono i primi ad intervenire nel luogo dell’infiammazione, agiscono fagocitando (“mangiando”) gli agenti patogeni (soprattutto batteri). Hanno una difesa immediata; granulociti basofili, presenti nel sangue sono coinvolti nelle reazioni allergiche. Contengono eparina, istamina, perossidasi, fosfatasi acida e molti altri mediatori chimici dei processi infiammatori; e granulociti eosinofili, presenti nel sangue, importanti nelle reazioni allergiche.

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  granulociti neutrofili
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  granulociti basofili
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  granulociti eosinofili

La risposta infiammatoria

I segnali principali che indicano un'infiammazione sono:

1. Arrossamento
2. Dolore
3. Calore
4. Gonfiore

La risposta immunitaria

Se le prime barriere difensive falliscono ed il patogeno penetra nell'organismo si attiva la risposta immunitaria interna. Sono stati identificati due tipi di risposta immunitaria interna:

Risposta immunitaria innata (o aspecifica): meccanismo di difesa generale, presente sin dalla nascita, che agisce rapidamente (minuti od ore) ed indiscriminatamente contro qualsiasi agente esterno; è costituita da fagociti che riconoscono gli invasori tramite specifici recettori di superficie, li inglobano e li distruggono digerendoli nei lisosomi(fagocitosi); inoltre, richiamano altre cellule del sistema immunitario secernendo citochine.

Risposta immunitaria acquisita (o specifica o adottiva): si sviluppa lentamente dopo il primo incontro con uno specifico agente patogeno (nell'arco di alcuni giorni), ma conserva una certa memoria per agire più rapidamente in seguito ad ulteriori esposizioni future.

L'immunità specifica (o acquisita o adattativa)

E' il sistema delle risposte immunitarie ottenute riconoscendo gli antigeni (macromolecole o microrganismi capaci di provocare una risposta immunitaria) tramite cellule immunitarie, in particolare linfociti B e T. Questi linfociti mettono in atto due tipi di risposta: risposta immunitaria umorale e risposta immunitaria cellulare.

La risposta immunitaria umorale

E' a carico dei linfociti B e degli anticorpi che essi producono. E' diretta contro virus e batteri presenti nei fluidi corporei e non è presente alla nascita, ma viene acquisita con il passare del tempo.

La risposta umorale inizia con l'attivazione dei linfociti B, che può avvenire tramite due principali meccanismi:

• Attivazione T-indipendente: alcuni antigeni, come i polisaccaridi dei batteri capsulati, possono attivare i linfociti B direttamente senza l'aiuto dei linfociti T. Questa risposta è rapida ma generalmente produce anticorpi con bassa affinità e senza una forte memoria immunitaria.

• Attivazione T-dipendente: la maggior parte degli antigeni proteici richiede l'aiuto dei linfociti T helper (CD4+). L'antigene viene presentato dai linfociti B ai linfociti T tramite le molecole MHC di classe II.

Dopo aver attivato i linfociti B tramite il legame con l'antigene, questi producono due tipi di cellule diverse: le plasmacellule e le cellule della memoria. Ogni plasmacellula produce moltissimi anticorpi, che sono specifici per ogni antigene. Le cellule della memoria si sviluppano a seguito di un differenziamento e proliferazione delle plasmacellule e sono in grado di fornire una risposta immediata in caso lo stesso antigene si ripresenti in futuro.

Gli anticorpi

Gli anticorpi sono noti anche come immunoglobuline (lg), sono proteine complesse prodotte da alcune cellule del sistema immunitario, come i linfociti B e plasmacellule, in risposta alla presenza di agenti patogeni come virus, batteri o altre molecole percepite come estranee. Svolgono una funzione fondamentale nella difesa del nostro organismo, identificando e neutralizzando eventuali microbi o cellule tumorali.

Gli anticorpi svolgono un ruolo essenziale nella difesa contro una vasta gamma di malattie infettive e sono particolarmente efficaci nel combattere sia i virus che i batteri.

Sono composti da 4 catene di proteine: due catene pesanti e due leggere. Queste catene sono disposte in modo da formare una forma simile a una "Y". La parte superiore della "Y" è la regione variabile che riconosce in modo specifico l'antigene, ovvero la parte dell'agente patogeno con cui l'anticorpo interagisce.

La diversità nelle regioni delle catene leggere e pesanti consente agli anticorpi di riconoscere una vasta gamma di antigeni: questa diversità è il risultato di un processo noto come ricombinazione genetica, che avviene nel sistema immunitario durante lo sviluppo dei linfociti B.

Una volta che gli anticorpi si sono legati all'antigene, avvengono una serie di eventi fondamentali:

• Neutralizzazione: Gli anticorpi possono legarsi direttamente agli agenti patogeni e neutralizzarli. Ad esempio, gli anticorpi possono impedire ai virus di attaccare le cellule ospiti o bloccare le tossine prodotte dai batteri.
• Opsonizzazione: Gli anticorpi possono marcare gli agenti patogeni, rendendoli più facilmente riconoscibili e distruttibili dalle cellule del sistema immunitario con funzioni fagocitarie
• Attivazione del complemento: Gli anticorpi possono avviare una cascata di reazioni chiamata sistema del complemento, che porta alla distruzione dell'agente patogeno
• Agglutinazione: Gli anticorpi possono legarsi a più agenti patogeni allo stesso tempo, formando aggregati chiamati agglutinati. Ciò rende più facile per il sistema immunitario individuare e distruggere gli invasori.

Ci sono cinque principali classi di immunoglobuline (Ig), ovvero di anticorpi, ognuno dei quali ha caratteristiche e funzioni specifiche all’interno del sistema immunitario.

1. IgG (immunoglobuline G)
2. IgM (immunoglobuline M)
3. IgA (immunoglobuline A)
4. IgE (immunoglobuline E)
5. IgE (immunoglobuline E)
   

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Le patologie del sistema immunitario

Le reazioni allergiche

Sono risposte anomale del sistema immunitario a sostanze normalmente innocue per la maggior parte delle persone. Queste sostanze, chiamate allergeni, possono includere polline, polvere, cibi specifici, peli di animali e farmaci.

Gli allergeni possono provocare una reazione allergica, una volta a contatto con pelle e occhi o se inalati, ingeriti o iniettati. Una reazione allergica può presentarsi in molti modi:

• Può essere scatenata da sostanze presenti solo in certe stagioni, come pollini di alberi, erba o ambrosia (allergia stagionale, compresa la febbre da fieno)
• Può essere scatenata dall’assunzione di un farmaco (allergia a un farmaco)
• Può essere scatenata da determinati alimenti (allergia alimentare)
• Può essere scatenata dall’inalazione di polvere, forfora animale o muffa (allergia perenne)
• Può essere scatenata dal contatto con determinate sostanze (come il lattice)
• Può essere scatenata da morsi o punture di insetto (come avviene per le reazioni anafilattiche e l’angioedema)

HIV

Il virus dell'immunodeficienza umana (HIV) è un virus che attacca il sistema immunitario, in particolare un tipo di globuli bianchi, i linfociti T CD4+, che giocano un ruolo importante nei meccanismi di difesa dell'organismo dalle infezioni. Una volta avvenuto il contagio, le difese immunitarie si indeboliscono progressivamente e l'organismo diventa suscettibile ad infezioni causate da altri virus, batteri o funghi.

AIDS

AIDS sta per Sindrome da Immuno Deficienza Acquisita. Rappresenta lo stadio clinico avanzato dell'infezione da HIV che può manifestarsi anche dopo diversi anni dal contagio dell'infezione, quando, a causa del calo dei linfociti CD4+, il sistema immunitario non è più in grado di combattere anche infezioni che normalmente non sarebbero causa di malattia (infezioni/malattie opportunistiche).  Anche iniziando la terapia in questa fase è possibile arrestare il decorso della malattia bloccando la replicazione del virus e consentendo di ottenere un miglioramento delle difese immunitarie. In questi casi però l'efficacia del trattamento è inferiore rispetto a quella di una terapia iniziata in fase asintomatica o comunque in fase pre-AIDS.

Memoria immunologica

Un aspetto chiave della risposta immunitaria cellulare è la formazione di cellule di memoria. Dopo l'eliminazione dell'infezione, alcuni linfociti T effettori si differenziano in cellule di memoria che rimangono nel corpo per anni, pronti a rispondere rapidamente a una reinfezione da parte dello stesso patogeno.

La risposta immunitaria cellulare è un sistema complesso e altamente regolato che coinvolge diverse cellule e molecole che lavorano insieme per proteggere l'organismo da infezioni intracellulari e tumori. La comprensione dettagliata di questo processo è fondamentale per lo sviluppo di vaccini, terapie immunitarie contro il cancro e trattamenti per malattie autoimmuni.

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Le patologie del sistema immunitario

Possono essere suddivise principalmente in tre categorie: le MALATTIE AUTOIMMUNI, le IMMUNODEFICENZE e le MALATTIE IPERERGICHE (allergie). Ogni categoria comprende una varietà di disturbi che coinvolgono il sistema immunitario in modi diversi.

1. Malattie Autoimmuni

Le malattie autoimmuni si verificano quando il sistema immunitario attacca erroneamente i tessuti sani del corpo, scambiandoli per patogeni. Alcuni esempi includono:

SCLEROSI MULTIPLA: Una malattia che colpisce il sistema nervoso centrale, in cui il sistema immunitario attacca la mielina, il rivestimento protettivo delle fibre nervose.

2. Immunodeficienze

Le immunodeficienze si verificano quando il sistema immunitario non è in grado di rispondere adeguatamente alle infezioni. Possono essere CONGENITE (primarie) o ACQUISITE(secondarie).

• Immunodeficienze Primitive: Sono malattie genetiche che compromettono la funzione del sistema immunitario sin dalla nascita. Esempi includono:

• Immunodeficienze Acquisite: Sono causate da fattori esterni come infezioni, malnutrizione o trattamenti medici. Un esempio rilevante è l'AIDS (Sindrome da Immunodeficienza Acquisita): Causata dal virus HIV, che attacca e distrugge i linfociti T CD4+, portando a una grave compromissione della risposta immunitaria.

3. Malattie Iperergiche (Allergie)

Reazione allergica cutanea

Le allergie si verificano quando il sistema immunitario reagisce in modo eccessivo a sostanze generalmente innocue, chiamate allergeni. Le manifestazioni cliniche variano da lievi a potenzialmente letali.

Diagnosi e trattamento

La diagnosi delle patologie del sistema immunitario richiede una combinazione di esami clinici, test di laboratorio e imaging diagnostico. Per le malattie autoimmuni, possono essere utilizzati test per la rilevazione di autoanticorpi specifici. Le immunodeficienze richiedono spesso analisi dei livelli di immunoglobuline e funzionalità delle cellule immunitarie, mentre le allergie vengono diagnosticate tramite test cutanei e misurazione delle IgE specifiche.

Il trattamento varia a seconda della patologia:

• MALATTIE AUTOIMMUNI: Spesso trattate con immunosoppressori, corticosteroidi e farmaci biologici che modulano la risposta immunitaria.

• IMMUNODEFICENZE: Possono richiedere terapia sostitutiva con immunoglobuline, trattamenti antibiotici profilattici e, in alcuni casi, trapianto di midollo osseo.

• ALLERGIE: Gestite con antistaminici, corticosteroidi, broncodilatatori per l'asma e immunoterapia allergenica (desensibilizzazione).

8 Curiosità sul sistema immunitario

1. Ogni componente del sistema di difesa immunitaria svolge un ruolo specifico

Il sistema immunitario può essere paragonato a un esercito ben strutturato, con varie unità specializzate. I leucociti, generati nel midollo osseo, rappresentano la prima linea di difesa contro gli agenti patogeni. Tra di essi, i linfociti svolgono un ruolo cruciale nella memorizzazione delle minacce microbiche, consentendo una risposta tempestiva e mirata in futuro. Il midollo osseo e i linfonodi producono e conservano le cellule di combattimento in tutto il corpo; mentre la milza agisce come regolatore della quantità di sangue e ne promuove la purificazione eliminando cellule obsolete o danneggiate. Gli enzimi presenti nella saliva e le tonsille fungono da barriere contro gli agenti patogeni orali, mentre l'intestino gioca un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'equilibrio immunologico.

2. I vaccini e il potenziamento del sistema immunitario

I vaccini istruiscono il sistema immunitario stimolandolo a produrre anticorpi specifici contro agenti patogeni particolari. Questo processo di preparazione aiuta il corpo a reagire in modo più efficace e rapido in caso di infezioni reali.

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3. Ogni giorno interagiamo con miliardi di microrganismi, ma non tutti sono dannosi

Nonostante possa non essere gradevole da considerare, il nostro corpo ospita una vasta gamma di microrganismi, molti dei quali essenziali per mantenere il nostro stato di salute. I batteri "benefici" forniscono nutrienti e costituiscono una difesa contro i microrganismi nocivi e le infezioni. È cruciale, quindi, mantenere un equilibrio, poiché una diminuzione dei batteri benefici può favorire la proliferazione dei batteri patogeni, compromettendo il nostro benessere e la nostra salute.

4. Lo stress può influenzare il funzionamento del tuo sistema di difesa immunitaria

Lo stress può aumentare i livelli di cortisolo, un ormone steroideo che svolge un ruolo chiave nel funzionamento del nostro organismo; tuttavia, un'eccessiva produzione di cortisolo può causare problemi di salute, incluso il deterioramento del sistema immunitario.

5. Le emozioni positive e uno stile di vita salutare possono rafforzare le difese immunitarie

Alcuni studi suggeriscono che un atteggiamento positivo e un'ottimistica prospettiva mentale possono favorire il corretto funzionamento del sistema immunitario. Il sonno insufficiente può avere un impatto negativo sul sistema immunitario, poiché la privazione del sonno rende il corpo più suscettibile alle infezioni influenzando negativamente la capacità di combatterle.

6. Le allergie derivano da una risposta immunitaria iperattiva

Le reazioni allergiche si verificano quando il sistema immunitario reagisce eccessivamente a sostanze innocue, interpretandole erroneamente come minacce. I sintomi delle allergie, come rinite e rash cutanei, sono il risultato di una risposta immunitaria esagerata a stimoli normalmente innocui.

7. Il sistema immunitario può attaccare il proprio corpo

Le malattie autoimmuni si manifestano quando il sistema immunitario attacca e danneggia tessuti, organi o sistemi corporei. In questi disturbi, il sistema immunitario identifica erroneamente il proprio corpo o parti di esso come minacce da eliminare. Esistono oltre 80 malattie autoimmuni, tra cui artrite reumatoide, psoriasi, asma e morbo di Crohn.

8. Un'eccessiva igiene può compromettere il sistema immunitario

Mantenere un ambiente eccessivamente pulito può indebolire il sistema immunitario, poiché riduce la stimolazione necessaria per il suo corretto funzionamento. Gli studi dimostrano che l'eccessiva sterilizzazione, specialmente nell'infanzia, può compromettere la capacità del sistema immunitario di rispondere efficacemente alle infezioni. È importante mantenere una normale igiene e pulizia, evitando l'ossessione per la sterilizzazione. In caso di contagio influenzale o da raffreddamento, è consigliabile evitare il contatto diretto e lavarsi accuratamente le mani, pur mantenendo un ambiente pulito senza esagerare con la disinfezione.

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