Quarto nucleo tematico

Il Sistema immunitarioL’immunità innata e le difese aspecifiche

Percorso di potenziamento-orientamento

“BIOLOGIA CON CURVATURA BIOMEDICA”

Prof.ssa Maria Luisa Smorto

Seconda annualità

Sistema immunitario

Immunità acquisita specifica

Cellulo-mediata

Anticorpo-mediata

Naturale

Passiva Anticorpi materni

Attiva Infezione

Artificiale

Immunoprofilassi

Passiva Sieroprofilassi

Attiva Vaccinazione

Immunità innata aspecifica

Barriere chimico-fisiche

Il sistema immunitario costituisce il nostro esercito naturale, perché proprio come un corpo militare, ben organizzato dal punto di vista delle gerarchie e delle specializzazioni, ci difende dall’aggressione dei patogeni

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• protegge l’organismo attraverso tre linee didifesa:

1. barriere chimico-fisiche, come la cute, lemucose e le loro secrezioni

2. immunità innata o aspecifica si riferisce alledifese presenti fin dalla nascita che dannorisposte rapide

3. immunità acquisita o specifica o adattativa siriferisce alle difese che prevedono ilriconoscimento di un patogeno che hasuperato le difese dell’immunità innata

Il sistema immunitario

• ostacolano l’ingresso dei patogeni

formate dalla pelle e dalle mucose che rivestono i trattidei sistemi respiratorio, digerente e urinario

comprendono alcune molecole antimicrobiche e la florabatterica che risiede in alcune parti del nostro corpo

includono meccanismi come la defecazione e il vomitoutili per espellere le sostanze tossiche, evitando il lorocontatto con la mucosa e con i batteri non dannosi

Le barriere chimico-fisiche

Difese

Meccaniche

Cellule epiteliali unite dallegiunzioni strette

Peli delle mucose nasali

Muco e ciglia nelle tonachemucose delle vie aeree superiori

Cerume nel canale uditivo

Difese

chimiche

Enzimi: lisozima (lacrime esaliva), pepsina (stomaco)

pH (acidità dello stomaco esecrezioni vaginali )

Peptidi antibatterici

Difese

Microbiologiche

Microbiota compete per inutrienti e per l’attaccoall’epitelio producendo anchesostanze antibatteriche

MICROBIOTA INTESTINALE

Innata

CELLULE DENDRITICHE

Innata

GRANULOCITI

Innata

MONOCITI LINFOCITI

Gruppo di cellule mobili

diffuse in tutto l’organismo

1) Eosinofili

2) Basofili

3) Neutrofili

Si trasformano in

macrofagi nei tessuti

Immunità innata

1) Natural Killer (NK)

Immunità cellulo-

mediata

2) Linfociti T

Helper –CD4+

Citotossici- CD8+

Soppressori

Immunità anticorpo-

mediata

3) Linfociti B

Le cellule dell’immunità

• derivano dalla divisione e daldifferenziamento di cellule staminalipluripotenti localizzate nel midolloosseo da cui derivano tutte le celluledel sangue

• appartengono a due serie:1. cellule staminali mieloidi (eritrociti,

piastrine, monociti e granulociti)2. cellule staminali linfoidi (che danno

origine solo ai linfociti)• hanno una vita limitata

• si attiva solo se stimolata dalla presenza di agenti patogeni , liriconosce in modo aspecifico, li combatte e segnala comeattivare la risposta specifica

• assicurata da fattori diversi:1. cellule dell’immunità innataa. fagocitib. natural killer

2. proteine di difesa:a. citochineb. sistema del complemento

3. infiammazione o flogosi

4. febbre

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L’immunità innata aspecifica

Le cellule dell’immunità innata Le difese innate

La Fagocitosi Dal greco, phago, mangiare e kytos, cellula, negli organismi unicellulari e in quelli cosiddettiinferiori ha essenzialmente funzione nutritiva, concludendosi con la digestione el'assimilazione delle sostanze fagocitate. Nell’uomo ha funzione di difesa, in quantopermette la distruzione di materiali estranei corpuscolati e soprattutto dei microrganismipervenuti nel sangue e nei tessuti. Possiedono spiccata attività fagocitaria alcuni globulibianchi (granulociti neutrofili e monociti-macrofagi), istiociti e reticolociti nella milza e inaltri organi.

Fasi della fagocitosi

riconoscimento

ingestione e formazione del fagosoma

formazione del fagolisosoma

digestione

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I fagociti

Meccanismi d’uccisione

Ossigeno dipendenti: produzione di ROS (radicaliattivi dell’ossigeno), ossidanti biologicamente attiviin grado di produrre danni alle cellule, formanoinoltre composti altamente battericidi come ilperossido d’idrogeno e il radicale ossidrilico.

Ossigeno indipendenti : l’uccisione avviene tramitediverse sostanze contenute nei lisosomi quali illisozima, le proteine cationiche, le difensine e lalattoferrina.

Azoto dipendenti: in questo caso si formanocomposti reattivi dell’azoto in grado di produrrecomposti battericidi come il perossinitrito.

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a. fagociti • inglobano e uccidono i patogeni• sono: neutrofili macrofagi cellule dendritiche

• Neutrofili sono i globuli bianchi più abbondanti del sangue, lacui principale caratteristica è la forma segmentata del nucleo,costituito da tre - cinque lobi, uniti da sottili ponti di materialenucleico. Raggiungono il luogo d'infezione con movimenti attivi(chemiotassi), prendono contatto ed ingeriscono l'agenteestraneo (fagocitosi), procedono alla digestione di quantofagocitato (attività microbicida)

1. Cellule dell’immunità innata

• macrofagi e cellule dendritiche, sono presentinegli epiteli a contatto con l’esterno, in organimolto vascolarizzati (milza, fegato e polmone) enei linfonodi. Fagocitano e demoliscono leparticelle estranee; sono cellule APC, AntigenPresenting Cells, cioè espongono sulla lorosuperficie frammenti di proteine dell’invasore,facendo da ponte con l’immunità adattativa,partecipando alla presentazione dell’antigene ailinfociti

b. cellule natural killer NK• rappresentano il 5-10% dei linfociti circolanti nel

sangue• capaci di uccidere un’ampia varietà di batteri,

cellule infettate da virus e cellule tumorali• presenti anche nella milza, nei linfonodi e nel

midollo osseo rosso• causano la morte per lisi delle cellule bersaglio

rilasciando proteine che distruggono lamembrana plasmatica (perforine e granzimi)

Uccisione cellule tumorali

Lisi cellule infette

a. citochine• messaggeri chimici prodotti dai globuli bianchi,

dai fibroblasti del tessuto connettivo, dallecellule endoteliali e del SNC

• fattori di crescita e di differenziamento cheregolano l’attività di altre cellule

• sincronizzano le comunicazioni tra le variecomponenti della risposta immunitaria

• comprendono: interleuchine fattori di necrosi tumorale interferoni

2. Proteine di difesa

interleuchine• proteine prodotte dai globuli bianchi nella risposta immunitaria con

funzione di messaggeri locali e sistemici• sono note 35 forme Interleuchina 1 o IL-1, la prima ad essere identificata, ha la funzione di

attivare particolari tipi di cellule e stimola la sintesi di linfochine. Raggiungel’ipotalamo e stimola il centro della termoregolazione inducendo la febbrenel corso delle infezioni. Attualmente si sta studiando come poter utilizzarele sue funzioni anche contro la proliferazione tumorale. Insieme a IL-6stimola la produzione di TNF nei globuli bianchi

IL-2 è il più potente fattore di espansione clonale dei linfociti

Il termine interleuchina non deriva da interleucociti come si potrebbe interpretare,ma dal nome della città svizzera di Interlaken, dove un gruppo di ricercatori riunitiin una birreria coniò questo nome in omaggio alla città.

fattori di necrosi tumorale (TNF)• proteine prodotte dal sistema immunitario, coinvolte nelle reazioni

infiammatorie sistemiche e nella lotta contro le cellule tumorali• ne esistono due tipi:1. il TNF-α o cachessina, prodotto da monociti e linfociti2. il TNF-β o linfotossina, prodotto dai linfociti T attivati• sono in grado di indurre la morte tissutale o necrosi con emorragia locale di

un tumore e, soprattutto, prendono parte alla reazione infiammatoria e allarisposta immunitaria contro gli agenti infettivi

• aumentano la produzione di proteine del complemento, la temperatura e lavasodilatazione nella fase acuta dell’infiammazione

• regolano le cellule del sistema immunitario ed in infezioni gravi possonoportare a shock settico e morte

Necrosi cellulare

Interferoni (IFN)• famiglia di glicoproteine prodotte sia dai

globuli bianchi sia da cellule tissutali inrisposta alla presenza di agenti esternicome virus, batteri, parassiti ma anche di celluletumorali

• legandosi alla membrana cellulare per mezzo dispecifici recettori, stimolano la produzione nellacellula di alcuni enzimi antivirali

• le loro funzione specifiche sono : inibire la replicazione di virus all'interno delle

cellule infette impedire la diffusione virale ad altre cellule rafforzare l'attività delle cellule preposte alle

difese immunitarie inibire la crescita di alcune cellule tumorali

b. sistema del complemento • sistema di proteine plasmatiche capaci di interagire

reciprocamente tra loro e con le membrane cellulari, al croceviatra infiammazione ed immunità

• costituito da circa 30 proteine, funzionalmente inattive,circolanti nel sangue e di membrana

• indicate con la lettera C seguita da un numero arabo e unalettera nelle forme attivate

• possiede le seguenti funzioni: reclutamento cellule infiammatorie ad attività fagocitaria aumento opsonizzazione batterica induzione della lisi batterica azione antivirale• l‘attivazione avviene con un meccanismo a cascata così detto

per l’attivazione sequenziale dei vari componenticomplementari che circolano in forma inattiva

Proteine complementari

Vie di attivazione del complemento

Esistono tre vie distinte di attivazione del complemento, la via classica, la viaalternativa e la via lectinica che partendo da momenti differenti procedonoattraverso una via comune che porta ai diversi effetti del complemento.

Complesso di attacco alla membrana (MAC) lisi

Fagocitosi

Infiammazione

Opsonizzazione

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• reazione locale in un distretto dell’organismo colpito da un dannoda agenti di varia natura ( fisici, chimici e biologici)

• attivata dalle cellule sopravvissute alla lesione• insieme di eventi che portano a richiamare fagociti e altre cellule

immunitarie con l’obiettivo finale di eliminare la causa iniziale didanno cellulare o tissutale, nonché l'avvio del processo riparativo

• nel sito si manifestano:

arrossamento della pelle gonfiore dolore aumento della temperatura locale compromissione funzionale

3. L’infiammazione o flogosi

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Il mastocita o mastcellula (cellula infarcita), è una cellula del tessuto connettivo, di formatondeggiante, ovoidale o fusata, con movimenti ameboidi e dotata di numerosi granuli,contenenti istamina ed eparina che secerne quando viene attivata nella flogosi acuta(degranulazione).

• si possono evidenziare diversi stadi: i mastociti rilasciano istamina, che determina aumento del flusso

sanguigno, aumento della permeabilità e vasodilatazione la pelle diventa rossa e gonfia dai vasi fuoriescono granulociti basofili, anticorpi e proteine del

complemento la temperatura locale si alza si forma il coagulo di fibrina i fagociti neutrofili e i macrofagi vengono attratti per chemiotassi,

movimento regolato da sostanze chimiche, verso il sito danneggiato si forma il pus, ammasso di patogeni, globuli bianchi e cellule morte, detriti,

liquidi e componenti del tessuto morto, che verrà riassorbito grazie allalinfa

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Infiammazione da danno tissutale

• temperatura corporea al di sopra dei valori normali compresitra i 36,4 ed i 37,2 gradi centigradi

• sintomo e non stato patologico che si instaura durante leinfezioni e i processi infiammatori

• indotta dalle citochine pirogene esogene ed endogene cheagiscono sul centro termoregolatore nell’ipotalamo

• favorisce la guarigione secondo due modalità: riduce il tasso di crescita dei microrganismi patogeni la

maggior parte dei quali muoiono a temperature prossime ai40°C

stimola la risposta immunitaria aumentando la risposta deilinfociti B e T

4. La febbre

I pirogeni