Immunologia veterinaria TBA

La battaglia e l'organizzazione difensiva nei giochi di civilizzazione

Ora dobbiamo capire come i buoni partecipano alla battaglia ZAN ZAN ZAAAAAN.

Organizzare l'esercito

Nei giochi di civilizzazione una delle cose essenziali è comporre l'esercito. Per organizzare un sistema difensivo dobbiamo:

• Alzare delle mura con delle porte, delle barriere protettive, teoricamente insormontabili.
• Creare un esercito con un addestramento che avviene all'interno delle mura nel campo militare e la caserma la metto al centro.
• Disporre le truppe lungo il perimetro focalizzate laddove ci sono le porte d'entrata.
• Costruire delle vie di comunicazione per far sostare agevolmente le truppe e permettere la comunicazione tra periferia e centro per velocizzare i processi di difesa e far in modo che gli allarmi arrivino velocemente in centro in modo che altri soldati possano accorrere presso il luogo d'intervento.

Nell'ipotetico regno di Francesco ci sarà tra le primarie esigenze quella di eleggere il ministro della difesa, cioè il difendersi nei confronti di bioaggressori diventa un'esigenza di tutti gli organismi viventi. Anche i batteri si difendono con gli enzimi di restrizione: quando arriva ad un batterio dell'acido nucleico virale esogeno non metilato viene sottoposto in modo automatico agli enzimi di restrizione che lo tagliano e lo ammazzano.

Difendersi dai patogeni

Per organismi superiori risulta strategico il difendersi dai batteri e mettono in moto meccanismi molto sopraffini, evoluti e ridondanti di sistemi di controllo perché un sistema difensivo per difendersi distrugge, per distruggere servono delle armi, ma queste armi possono essere indirizzate verso il patogeno oppure è facile che si indirizzino verso il soggetto stesso, possono far male al patogeno così come possono far male al soggetto che le produce. Per questo i sistemi di difesa vengono considerati ridondanti nei termini di controllo e feedback negativo.

L'immunità viene definita come lo stato di resistenza o insensibilità a molecole, microrganismi o cellule estranee. Per molecole si possono intendere molecole prodotte dai microorganismi. Per immunità verso cellule estranee si intendono anche i meccanismi che intervengono in situazioni non troppo naturali tipo il rigetto dei trapianti. L'immunità naturale è quella che ci salva la pelle ogni minuto che passa. Poi interviene il resto del libro.

Il sistema immunitario

Come si difende l'organismo?

I primi meccanismi di difesa sono le difese costituzionali innate aspecifiche. Un ruolo chiave in caso di aggressione è giocato dalle barriere chimico-fisiche e dalla popolazione di batteri commensali. L'organismo mette in atto dei meccanismi molto rapidi come prima linea di difesa contro gli invasori. Il più importante di questi sistemi innati è l'infiammazione. Le cellule che per prime riconoscono e rispondono ai microorganismi invasori sono le cellule sentinella e cioè macrofagi, cellule dendritiche e mastociti, con una conseguente produzione di citochine pro infiammatorie che servono da segnale di allarme per il sistema immunitario per la presenza di un'aggressione.

Essendo non infallibile l'immunità innata, esistono ulteriori meccanismi di difesa di secondo intervento, adattivi e altamente specifici. Per stimolare questa seconda linea di difesa, il materiale estraneo deve essere catturato, processato e presentato in modo corretto a cellule che lo possano riconoscere, dare il via ai processi difensivi e distruggere: la responsabilità di questo passaggio chiave è affidata alle cellule presentanti l'antigene APC, attivate dagli stessi stimoli che attivano l'infiammazione.

Barriere ai patogeni

Iniziamo a vedere le mura di cinta. Il concetto del fuori e del dentro. Le mucose intestinale, respiratoria sino ad un certo punto e urogenitale costituiscono un "fuori", non un "dentro". Difatti sulla superficie mucosale intestinale, urogenitale e sulla cute è presente un abbondante flora microbica. A livello delle vie respiratorie il "fuori" arriva sino ad un certo punto, dopo di che si entra nel polmone, il quale è un "dentro", e infatti dentro si difende con meccanismi diversi rispetto alle superfici respiratorie. Le superfici sia cutanea che mucosale diventano le nostre mura invalicabili.

La pelle integra perché è invalicabile? Perché è impermeabile. Perché la crema si assorbe? Perché è a base lipidica. La cute per definizione può definirsi integra con certezza? No. Tagli, microtagli, di insetti punture ematofagi, lesioni e punture garantiscono la possibilità che i microorganismi possano superare la barriera. La superficie della pelle è acida, questo comporta un controllo delle proliferazioni microbiche. Anche l'interno del derma è acido, tale per cui la soluzione di continuo che mi si infetta rappresenta un ambiente sfavorevole alla proliferazione microbica. Disfunzioni del PH delle superfici possono causare dismicrobismi e avrò una diminuzione del potere di controllo delle flore microbiche.

Apparato urogenitale: azione di dilavamento applicata dall'urina. Il PH dello stomaco dei monogastrici è decisamente acido ed è una barriera importantissima a virus e batteri perché vengono deteriorati e causerà almeno una diminuzione delle cariche infettanti ingerite. Le flore microbiche tengono sotto controllo i batteri perché vanno a competere sulle risorse trofiche per cui i batteri non possono moltiplicarsi vi è anche competizione sui recettori per cui una volta attaccati dalla flora microbica i patogeni non avranno recettori a disposizione. La flora batterica normale è strategica per impedire l'attecchimento di altri germi e la loro moltiplicazione. Competizione recettoriale e trofica.

I movimenti di peristalsi intestinale fanno sì che il contenuto intestinale sia rimosso, passeranno 1, 2, o 3 giorni ma dopodiché esce fuori. Il rinnovamento intestinale fa sì che ogni 48 ore i piani si distacchino, quindi i microorganismi che avevano adesi saranno rimossi. Sulla superficie della mucosa intestinale è presente il muco che contiene una serie di molecole, particolari anticorpi detti AGA (immunoglobuline di tipo IgA/IgG), ad esempio il lisozima.

Lisozima: enzima prodotto dai granulociti neutrofili e dai monociti macrofagi presente in tutti i fluidi corporei ad eccezione del liquido cefalorachidiano e delle urine. Ha una spiccata attività battericida in quanto scinde la parete batterica dei gram+ e gram- nelle sue due componenti acido muramico e glucosamina, è attivo anche verso i gram negativi e alcuni virus, funge inoltre da potente opsonina in quanto legandosi alla superficie batterica ne facilita la fagocitosi.

A livello respiratorio, via aerogena, i microorganismi si disperdono lungo il tratto respiratorio composto dalle vie aeree superiori (nasali, faringe, laringe, trachea, bronchi, bronchioli). L'epitelio di queste è composto da cellule ciliate che in pratica prendono e spostano il muco in modo ascensionale, per cui i microorganismi vengono conglutinati nel muco che grazie alle ciglia viene mosso in modo ascensionale e viene portato in faringe e poi o viene deglutito o lo espettori. Una volta in stomaco muoiono quasi tutti a causa del PH. I sciroppi fanno sì che si produca più muco che possa pulire meglio le superfici respiratorie. La tosse secca è improduttiva e va cambiata in grassa perché pulisce. Quando l'ascensore muco-ciliare non funziona ce ne accorgiamo. Al fondo il polmone si comporta in altro modo.

Altre barriere ai patogeni

• Cellule NK
• Fagocitosi
• Interferone
• Lattoferrina: Proteina della famiglia delle transferrine, presente in particolare nel latte e nel colostro ma anche in altre secrezioni dell'organismo quali saliva e lacrime: legando il ferro compete con i microorganismi ferro-dipendenti e svolge attività battericida e fungicida. Attivo verso gram positivi e negativi.
• Complemento
• Battericidine: sostanze letali per i batteri
• Peptidi anti microbici: utilizzo perforine (proteine che si associano a formare un tubicino che penetra la membrana citoplasmatica dei batteri provocando la fuoriuscita del citoplasma con conseguente morte), destabilizzazione componenti lipidiche membranarie. Sono nuove frontiere per molecole alternative agli antibiotici.
• Infiammazione

Infiammazione e difesa

Infiammazione: chi sono i buoni dell'organismo? I globuli bianchi o leucociti e si trovano nel sangue che sta dentro i vasi, se mi capita un problema fuori dai vasi e i difensori stanno nei vasi, ci deve essere un sistema che mette in comunicazione i vasi col fuori dai vasi, a seguito di determinati stimoli si producono segnali che mi vanno ad attivare certe cellule tra queste soprattutto i mastociti, i quali una volta attivati producono sostanze vasoattive (istamina e serotonina + note), grazie alla loro azione, si blocca il circuito locale, assistiamo ad una vasodilatazione locale per la quale il sangue scorre a velocità più bassa grazie al quale potranno fuoriuscire dai vasi per diapedesi sia cellule che frazioni liquide di sangue. La diapedesi è il passaggio di elementi cellulari del sangue attraverso lo spessore delle pareti dei capillari senza che vi siano lesioni delle stesse.

Nel tessuto circostante avremo una perturbazione locale della circolazione vasale, la fuoriuscita di cellule e di liquidi che devono andare da qualche parte e occupano in termini di volume il tessuto.

Sintomi infiammazione:

• Tumor: rilievo dato dal liquido che è uscito
• Rubor: rossore
• Calor: calore
• Dolor: dolore (percezione conscia di ciò che accade)

In quest'immagine riassuntiva vediamo cosa può capitare su una cellula o su un batterio ad esempio, vediamo quello che gli si può scatenare addosso a seguito di un riconoscimento: avremo l'azione degli anticorpi, del complemento, dei macrofagi che fagocitano, dei linfociti, delle cellule NK che danno luogo ad una citotossicità cellulo-mediata. Gli anticorpi con l'immunità umorale e l'immunità cellulo mediata sono i due grandi assi dell'immunità. Ognuno di questi meccanismi è dosato in funzione sia dello stimolo primigenio. Per esempio, se parliamo di infezioni lo stimolo primigenio sarà la presenza di virus o batteri, maggiore sarà la presenza di questi elementi attivatori maggiore sarà l'effetto attivatore.

Con l'andar del tempo teoricamente un soggetto guarisce, guarendo diminuisce la causa perché se uno guarisce vuol dire che ha inciso sulla causa, causa che coincide anche con il sistema attivatore, per cui andando a diminuire la causa, diminuisce anche l'effetto del meccanismo in termini di dose-dipendenza. L'immunità naturale si contrappone all'immunità acquisita che è specifica e mediata sia da anticorpi che da cellule linfoidi.

L'immunità acquisita, a sua volta, si suddivide in:

1. Immunità attiva naturale
2. Immunità attiva artificiale

L'immunità attiva è caratterizzata da un tempo di 15/20 giorni di sviluppo degli anticorpi ma che rilasciano cellule della memoria a seguito del contatto con antigeni estranei (vaccini, patogeni, tessuti estranei).

All'immunità attiva si contrappone l'immunità passiva è caratterizzata da anticorpi subito disponibili ma a vita breve ed è veicolata da sieri immuni, trasferimento transplacentare e dal colostro e si suddivide in:

1. Immunità passiva naturale
2. Immunità passiva artificiale

Caratteristiche dell'immunità acquisita

Al contrario dell'immunità naturale, l'immunità acquisita presenta due caratteristiche fondamentali:

• La specificità
• La memoria

Se io ora vado da Ilaria, Ilaria mi conosce, non è la prima volta che mi incontra, il che significa che può attrezzare delle difese specifiche nei miei confronti e non nei confronti di un ipotetico schiaffeggiatore qualsiasi. Sulla base del riconoscimento specifico, la seconda volta che Ilaria mi incontrerà ci impiegherà molto molto meno tempo ad attivare le sue difese, le quali saranno molto molto più efficaci.

Gli antigeni

Contro cosa ci si difende? Contro gli antigeni. L'antigene è quella molecola capace di interagire con i meccanismi del sistema immunitario. Si contrappone come concetto ad immunogeno, quella molecola capace di attivare un sistema immunitario.

Si dividono in:

• Eteroantigeni: agenti infettivi e parassitari
• Alloantigeni: cellule o tessuti di un individuo di una stessa specie
• Xenoantigeni: cellule o tessuti di un individuo di un'altra specie
• Autoantigeni: antigeni propri riconosciuti estranei a causa di malattie autoimmuni

Immunogeno è ciò che attiva il sistema immunitario, antigene è quella molecola che interagisce col sistema immunitario. Tutti gli immunogeni sono antigeni, ma non tutti gli antigeni sono immunogeni. Ciò che è immunogeno fa intervenire il sistema immunitario, quindi una molecola di questo tipo è sicuramente un antigene, attenzione però che l'antigene in sé per sé non è detto che abbia tutte le caratteristiche per poter stimolare un sistema immunitario.

Caratteristiche degli antigeni

Il primo limite che differenzia questi due concetti è la grandezza. Un antigene deve avere una grandezza minima, in torno ai 7-8 amminoacidi. La prima caratteristica di un antigene è l'estraneità, l'essere non self. In prima istanza vediamo che l'antigene è quella molecola che interagisce una volta che è stato attivato il sistema immunitario, il quale tenterà di distruggerlo o limitarlo perché deve innanzi tutto riconoscere chi è buono e chi è cattivo.

Un organismo per dividere i buoni e i cattivi pone la differenza sul concetto di mio e non mio, self e non self. Tutto ciò che non riconosco come mio, o meglio tutto ciò che riconosco poiché ho soppresso in età fetale tutti i mezzi di riconoscimento di ciò che è mio, quindi tutto ciò che andrò a riconoscere sarà esclusivamente del mondo non self. Quindi prima di tutto un elemento di lettura di pericolosità si trova nell'elemento di estraneità, ciò che non è mio io lo attacco. Ciò che non è mio lo definisco nell'ambito di ben precisi siti, perché se questa penna non è mia ma è a contatto con me non la attacco, se fosse in un altro sito, ad esempio il derma, la attaccherei. Di fatti, ci difendiamo dai germi commensali e saprofiti? No, eppure non sono nostri. Ci difendiamo dal bioma intestinale? No, lo regoliamo. Perché? Perché sono tutti “fuori”.

Abbiamo già detto che io e Marco siamo diversi ma apparteniamo alla medesima specie animale, magari potremmo anche appartenere a gruppi filogenetici umani in qualche modo imparentati. Quando Silvia si è tinta i capelli l'ultima volta ha modificato il suo essere, così come nella vita di un soggetto ci si trasforma, ci vengono le rughe. Al che riconoscere ciò che è mio e ciò che non è mio diventa persino nel tempo una cosa molto fluida perché cambia, perché se cambiano le mie strutture dovrò anche cambiare il concetto del mio sempre contrapponendolo ad un concetto del non mio.

Ci sono momenti in cui per una serie di meccanismi sovente indotti o dalla predisposizione dell'individuo o da altri fatti patologici, per esempio infezioni batteriche, ecco che l'organismo può confondersi e a questo punto riconoscere ciò che è proprio come non proprio, siamo nell'ambito delle così dette patologie autoimmuni, una serie di malattie dove va a saltare il primo step del riconoscimento e si riconoscono come non self, strutture self. Il primo step indispensabile e strategico è il riconoscimento e la percezione del rischio.

Un mio amminoacido, ad esempio il triptofano, è uguale a quello di Tiziano perché composti di atomi uguali. Prendiamo il triptofano sommato alla lisina, questa coppia è uguale o diversa tra me e Tiziano? Uguale. La tripletta triptofano, cistina e alanina comincia ad essere come se fosse una parola, le lettere possono essere uguali, le parole poi diventano diverse perché sono una consecutio di lettere. Allora possiamo affermare che finché sono 6 amminoacidi possono essere comuni alle mie sequenze e a quelle di Tiziano, nel momento in cui aumenta il numero di amminoacidi sulla sequenza peptidica diventano evidenti le differenze, per cui magari sulla base di un semplice amminoacido ecco la nostra differenza in termini di emoglobina.

Alla fin fine l'antigene più piccolo è una sequenza di 7 amminoacidi, al di sotto di questa grandezza non esiste l'antigene perché troppo piccolo, non si riesce a discernere la differenza. Questo è il limite dell'antigenicità, invece per poter stimolare un sistema immunitario a operare bisogna essere ancora più grandi e bisogna arrivare ai 10-20mila dalton. La soglia minima per essere un immunogeno è 10-20 mila dalton: limite inferiore dell'immunogenicità. La soglia minima per essere un antigene è 7 amminoacidi. Tutto il territorio compreso tra i 7 amminoacidi e 10-20mila dalton sono antigeni non immunogeni perché troppo piccoli. Un antigene non immunogeno viene normalmente chiamato aptene. Gli apteni possono in taluni casi legarsi a molecole più grandi chiamate molecole carrier e funzionare da immunogeni. L'immunogenicità di un antigene è estremamente variabile e può essere soggetta a diversi fattori. Quando parliamo di antigeni alla fin fine parliamo di un vaccino, il quale è una sospensione antigenica che viene inoculato in un soggetto per indurre immunità.