Immunologia

Introduzione all’immunologia

Immunità: resistenza alle malattie infettive

Immunologia: studio del sistema immunitario (= è un insieme di cellule, tessuti e molecole, organi

agiscono in maniera concertata in modo da resistere alle infezioni, che non è l’unica funzione.

che

Un’altra funzione è di mantenere l’omeostasi dei tessuti).

Sistema Immunitario: insieme di cellule, tessuti e molecole che mediano la resistenza alle

infezioni

Risposta immune: reazione coordinata delle cellule del sistema immunitario nei confronti

dell’agente infettivo. La risposta immunitaria può essere scaturata da infezioni, ma anche da protesi

ecc.

Funzioni del sistema immunitario

• Protezione contro agenti infettivi

• Mantenere l’omeostasi dei tessuti (le cellule del sistema immunitario rimuovono cellule

morte o danneggiate)

• Partecipa nella riparazione delle ferite

• Rimuove cellule che hanno subito delle trasformazioni (cellule tumorali)

• Il sistema immunitario riconosce tutto ciò che è estraneo ed elimina (o confina) qualsiasi

sostanza estranea.

Il sistema immunitario è quello che mantiene l’immunità dell’individuo e consente di mantenere gli

equilibri quando l’organismo viene colpito da agenti esterni. La risposta immunitaria è anche

coinvolta nei meccanismi di rimozione delle cellule morte e elle fasi iniziali dei meccanismi di

riparo tissutale.

Ruolo del sistema immunitario Implicazioni

Un’immunità poco efficiente aumenta la

Difesa contro le infezioni suscettibilità alle infezioni, come testimonia

l’AIDS

La vaccinazione potenzia le difese immunitarie

e protegge dalle infezioni

Difesa contro i tumori Potenziale immunoterapia dei tumori

Il sistema immunitario riconosce e risponde ai Le risposte immunitarie costituiscono delle

trapianti di tessuto e alle proteine di nuova barriere ai tarpanti e alla terapia genica

sintesi

Il sistema immunitario può essere causa di Le risposte immunitarie sono la causa di

patologia su basa infiammatoria risposte allergiche, autoimmuni e di altre

malattie infiammatorie.

Nonostante gli effetti benefici,, l’eccessiva attivazione del sistema immunitario è responsabile di

molte malattie su base infiammatoria e causa di morbosità e mortalità.

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Origini dell’immunologia

Edward Jenner (1796) fece esperimenti di vaccinazione (vaccino contro il vaiolo). Aveva osservato

che le mungitrici, difficilmente sviluppavano il vaiolo. Pensò che probabilmente il contatto con gli

animali malati, le proteggeva dall’ammalarsi loro stesse. Prese il liquido dalle lesioni provocate dal

vaiolo della vacca, le essiccò e le iniettò in un ragazzino. Prelevò anche il materiale essiccato da

ferite di una persona e le iniettò sempre nel ragazzino, il quale

non si ammalò.

Jenner aveva preso il virus, che infetta la vacca, che non è

infettivo per l’uomo, e iniettandolo nel bambino, l’organismo

del ragazzino aveva prodotto anticorpi contro il virus che

infettava l’uomo.

L’ultimo caso di vaiolo è stato alla fine degli anni ‘70. Dagli anni ‘80 la malattia “non esiste più”. Si

vaccina ancora contro il vaiolo nei paesi dove ci sono le scimmie.

Storia dell’immunologia

• Robert Koch scoprì gli agenti infettivi, ossia che le malattie erano trasmesse dai

microrganismi

• Louis Pasteur sviluppò il vaccino contro il colera e contro la rabbia

• Emil von Behring e Shibasaburo Kitasano scoprirono l’attività antitossica che si sviluppa

negli animali che sono in grado di riconoscere in maniera molto specifica, molecole che

appartengono ai microrganismi.

Organizzazione del sistema immunitario

Difese esterne: cute, mucose, ciglia, lacrime (contengono lisozimi che digeriscono le pareti dei

batteri e presentano anticorpi), funghi commensali (flora) che proteggono dalle infezioni, basso ph a

livello vaginale, che protegge dalle infezioni, muco a livello intestinale e nei bronchi. Finché un

corpo estraneo, può essere tenuto fuori dall’organismo, il sistema immunitario non si attiva. Quando

vengono superate le barriere esterne, si attivano le difese interne, ossia il sistema immunitario.

Difese interne: 2

• Immunità innata (immunità naturale): fanno parte i fagociti, proteine che vengono prodotte

a seguito dell’attivazione del sistema immunitario, proteine della fase acuta ecc. é la

risposta precoce nei confronti dei microbi, che si basa su meccanismi ripetitivi e aspecifici.

Rappresenta la prima linea di difesa del sistema immunitario. É una forma di immunità che è

conservata nell’evoluzione. Alcuni meccanismi sono conservati dai vertebrati all’uomo.

• Immunità adattativa (immunità acquisita o antigene specifica): risposta più tardiva,

capace di distinguere in maniera straordinariamente specifica le diverse molecole estranee,

e in grado di rispondere in modo sempre più potente ad esse dopo contatti ripetuti (memoria

di immunità altamente specifica nei confronti dell’agente

immunologica). È una forma

infettivo/estraneo, è composta dai linfociti e dai loro prodotti, come gli anticorpi. È quella

parte dell’immunità che reagisce ai vaccini. Tal forma di immunità compare con i vertebrati.

◦ immunità umorale: data dagli anticorpi prodotti dai linfociti B. Gli anticorpi sono

rilasciati nel circolo nelle secrezioni delle mucose e neutralizzano ed eliminano i microbi

e le loro tossine presenti nel sangue e nel lume di organi rivestiti da mucose. Una delle

funzioni più importanti degli anticorpi è quella di impedire ai microbi presenti a livello

delle mucose e del sangue di colonizzare le cellule e i tessuti connettivi dell’ospite.

◦ immunità cellula mediata: è esercitata dai linfociti T. Gli anticorpi prodotti dai linfociti T

riconoscono gli antigeni prodotti dai microbi intracellulari.

Tutto il secolo scorso si è concentrato sullo studio dell’immunità adattativa. Dalla fine del secolo

scorso si è incominciato a studiare l’immunità innata.

l’immunità può essere attivata in seguito a infezione o vaccinazione

In ciascun individuo,

(immunità attiva) oppure può essere trasferita attraverso la somministrazione di anticorpi o linfociti

provenienti da un individuo immunizzato (immunità passiva).

• Immunità attiva: un individuo esposto agli agenti microbici monta una risposta immunitaria

attiva volta a eradicare l’infezione, sviluppando contemporaneamente la resistenza a una

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futura infezione da parte dello sesso microbo. Tale individuo vene definito immune a quel

microbo.

• Immunità passiva: un individuo naive (o vergine) riceve anticorpi o cellule da un altro

soggetto già immune all’infezione e acquisisce a sua volta la capacità di combattere

l’infezione per tutto il periodo di sopravvivenza degli anticorpi o delle cellule trasferite. Ciò

però non induce una resistenza duratura all’infezione. L’unico esempio fisiologico di

immunità passiva si osserva nei neonati, in quanto la loro protezione contro le infezioni

placenta e l’allattamento al seno.

deriva dagli anticorpi ricevuti dalla madre attraverso la

Definizione di antigene

Antigeni: tutte quelle sostanze che il sistema immunitario

riconosce come estranee. Possono essere delle proteine L’immunità

estranee, virus, batteri parassiti, funghi. Alcuni antigeni sono patogeni, altri no.

riconosce in maniera molto specifica l’antigene. L’immunità innata ha delle forme di

discriminazioni non altamente specifiche a livello antigene-specifica.

Tipi di patogeni

Vi sono numerosi tipi di patogeni:

• batteri, che crescono all’interno delle cellule che infettano (intracellulari) o batteri che

crescono tra gli interstizi delle cellule (extracellulari). → immunità di tipo 1

• Virus che infetta le cellule (parassita intracellulare)

• Patogeni pluricellulari come nel caso dei vermi. → immunità di tipo 2. L’aspetto patologico

dell’immunità di tipo 2 sono le allergie. 4

Il sistema immunitario

• organi e cellule

• sistema circolatorio ematico

• sistema circolatorio linfatico

Gli organi del sistema immunitario si

dividono in

• organi linfoidi primari: timo e

midollo osseo. In questi organi

linfoidi avviene lo sviluppo e il

differenziamento delle cellule del

sistema immunitario.

• Organi linfoidi secondari:

linfonodi (piccoli organi

spugnosi), appendice, placche del

Peyer, la milza. I liquidi che si

formano tra gli interstizi delle

cellule vengono trasportati dai

vasi linfatici ai linfonodi, che

hanno funzione di stazione di

controllo. Negli organi linfoidi

secondari si attiva la risposta immunitaria.

Se un’infezione arriva in circolo, essa viene controllata dalla milza.

Il midollo osseo

è un tessuto da cui hanno origine le cellule del sangue. Le cellule del sangue, che vengono prodotte

nel midollo e poi immesse in circolo, originano da cellule progenitrici: le cellule staminali

ematopoietiche. Tali cellule hanno la capacità di dividersi e di autorinnovarsi. Possono andare

incontro a processi di differenziamento diversi dando origine a cellule diverse. Da una cellula

staminale midollare pluripotente derivano tutte le cellule del sistema immunitario. Si trovano nelle

cavità delle ossa, in particolare in quelle “brevi” come il bacino, le coste, lo sterno ecc.

• Cellule della linea linfoide: linfociti.

• cellule della linea mieloide: il progenitore della linea mieloide darà origine al precursore

dei granulociti e dei monociti e macrofagi e i progenitori dei megacariociti.

Il primo step di differenziamento avviene nel midollo, per questo che troviamo i progenitori della

linea linfoide e quelli della linea mieloide. Dal precursore comune linfoide originano i linfociti:

linfociti T, linfociti B e cellule natural killer. Dal precursore dei granulociti macrofagi derivano le

cellule dendritiche, i granulociti (neutrofili, basofili e eosinofili) e i monociti. Le cellule B e le

cellule natural killer differenziano nel midollo osseo, mentre le cellule T si differenziano nel timo.

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I granulociti, monociti e i precursori dei mastociti si differenziano nel midollo osseo.

• I linfociti ricircolano e si troveranno nei linfonodi e associati a vari tessuti a seconda del loro

stadio di differenziamento.

• I granulociti si trovano nel sangue e vengono richiamati nei tessuti quando necessario.

• I mastociti e i macrofagi sono localizzati nei tessuti.

Le cellule B e T sono le cellule dell’immunità adattativa. Le cellule natural killer sono state

come cellule dell’immunità naturale/innata. Neutrofili, eosinofili, basofili monociti e

classificate

macrofagi sono classificati come cellule dell’immunità innata.

I linfociti in genere non funzionano in maniera indipendente ma devono essere attivati da cellule

accessorie, a differenza delle cellule dell’immunità innata che funzionano in maniera indipendente.

Cellule della linea mieloide

Granulociti, cellule circolanti che sono richiamate nei tessuti in condizioni infiammatorie:

1. Neutrofili (polimorfonucleati= nuclei plurilobati) costituiscono circa il 50-70% dei

1. globuli bianchi e intervengono in quasi tutti i tipi di infezione. Sono stati chiamati

neutrofili in quanto venivano colorati con coloranti neutri.

(polimorfonucleato) costituiscono l’1-4%

Eosinofili delle cellule del sangue e assieme ai

2. basofili sono importanti nella risposta da infezioni causate da parassiti pluricellulari e

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nelle reazioni infiammatorie allergiche, nelle quali i loro effetti sono dannosi piuttosto

che protettivi. Sono stati chiamati eosinofili perché si coloravano con eosina molto più

velocemente che altre cellule

costituiscono meno dell’1% delle cellule del sangue. Sono stati chiamati

Basofili

3. basofili perché si colorano con coloranti basici e sono implicati nelle reazioni allergiche.

Mastociti: si differenziano nei tessuti e i loro precursori hanno origine nel sangue e non

2. sono ben definiti. Sono importanti nell’orchestrare le risposte allergiche, ma giocano un

ruolo importante nella protezione delle superfici interne del corpo dai patogeni e anche nella

risposta ai vermi parassiti. Essi nel citoplasma hanno dei grossi granuli, che sono rilasciati

quando il mastocita è attivato; questi aiutano ad indurre l’infiammazione.

si trovano nel sangue e costituiscono l’2-8%

Monociti: delle cellule del sangue. É una

3. cellula circolante che viene richiamata nel tessuto se c’è uno stato infiammatorio. Quando

entra nel tessuto, il monocita va incontro al suo differenziamento terminale e diventa un

macrofago. I macrofagi mantengono l’omeostasi dei tessuti. A ciascun organo e a ciascun

tessuto è associato un tipo di macrofago. I macrofagi del sistema nervoso centrale si

chiamano microglia, quelli del fegato si chiamano cellule di Kupfer, quelli nella cute cellule

di Langhernas. Ci sono dei macrofagi associati a tessuti che originano dal sacco vitellino o

dal fegato fetale e inoltre i macrofagi possono derivare dai monociti per estravasazione.

Cellule della linea linfoide

Linfociti:

• Cellule T (immunità adattativa): originano dal precursore comune midollare che migrano

nel timo. Queste cellule partecipano attivamente alla risposta immunitaria e fanno parte

dell’immunità cellula mediata.

• Cellule B (immunità adattativa): tali cellule si differenziano nel midollo osseo. Queste

parte dell’immunità umorale

cellule producono gli anticorpi e fanno

• Cellule natural killer (immunità innata): cellule dotate di attività killer naturale (innata)

fanno parte dell’immunità cellula mediata.

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Il sistema linfatico

Lo scopo del sistema linfatico è quello di

drenare il liquido interstiziale che si

accumula nei tessuti e di portarlo ai

linfonodi. Vi è sempre un drenaggio basale

che fa parte del mantenimento dell’omeostasi

dei tessuti. Il drenaggio aumenta se vi è un

processo infiammatorio.

Presenta due funzioni principali:

• Il ritorno dei fluidi tissutali alla

circolazione

• Combattere le infezioni, sia con la

resistenza specifica che aspecifica.

I vasi linfatici

I vasi linfatici sono dei vasi a fondo cieco

che decorrono parallelamente ai vasi arteriosi

e ai vasi venosi. Raccolgono il liquido

interstiziale (linfa) che è presente nei tessuti, in modo da non accumularlo. La composizione della

linfa è diversa a seconda del tessuto che viene drenato. Le cellule che entrano nella linfa sono le

cellule del sistema immunitario (cellule dendritiche, cellule T, cellule B). Le interazioni tra le

cellule dei vasi linfatici sono abbastanza lasse. In caso di infezione il fenomeno di drenaggio

aumenta. La linfa si muove in una sola direzione, perché i vasi hanno delle valvole, dato dal

movimento dei muscoli e non dà alcun movimento peristaltico. Il liquido entra nel linfonodo

attraverso i vasi linfatici afferenti, dove il liquido viene vagliato nel linfonodo, e la linfa fuoriesce

dai linfonodi attraverso i vasi linfatici efferenti. Il liquido che arriva nel sistema circolatorio ematico

è “pulito”. I linfonodi sono uno delle vie principali della diffusione dei tumori.

Il sistema linfatico origina con i capillari linfatici presenti nell’interstizio tissutale con estremità a

fondo cieco; essi drenano l’eccesso di liquidi che ristagna nell’interstizio per riportarlo al sistema

sanguigno attraverso il sistema venoso; inoltre diverse sostanze penetrano nei capillari linfatici,

variabili in relazione all’organo da cui ha inizio la rete capillare linfatica. La linfa è il risultato di

quanto penetra nei vasi linfatici, oltre ad elementi corpuscolati i linfociti

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I linfonodi

Sono dei piccoli organi rotondi spugnosi, ai

quali arriva la linfa tramite i vasi linfatici

afferenti. Sono circondati da una capsula e

una parte parenchimatosa. Nel parenchima

si distinguono una parte corticale e una

parte midollare. La funzione dei linfonodi

è quella di drenare la linfa, ma anche di

attivare la risposta immunitaria adattativa.

A livello della capsula arrivano i vasi

linfatici afferenti. Nella regione midollare

si originano i vasi linfatici efferenti dai

quali la linfa esce dopo che è stata vagliata dalle cellule. A ridosso della capsula si trovano i macrofagi,

detti macrofagi subcapsulari.

Nella zona gialla (corteccia superiore) sono localizzate le cellule B, sono i centri germinativi;

nell’area paracorticale ci sono le cellule T. Nei linfonodi i linfociti sono localizzati in follicoli, che

formano la corticale esterna del linfonodo, con le cellule T che sono distribuite più diffusamente

nelle aree paracorticali circostanti, dette anche corticale profonda, zone delle cellule T. Alcuni dei

follicoli delle cellule B hanno centri germinativi, dove le cellule B attivate vanno incontro a intensa

proliferazione e differenziamento in plasmacellule.

I linfonodi sono delle strutture ad altissima densità cellulare, altamente specializzate in modo tale

che le cellule possano incontrarsi tra di loro e incontrare l’antigene.

Dalla circolazione sanguigna, le cellule T e B entrano nei linfonodi attraverso le venule ad endotelio alto.

La corticale è composta da una zona esterna di linfociti B organizzati in follicoli linfoidi, mentre, più

all’interno le aree paracorticali sono composte prevalentemente di linfociti T e da cellule dendritiche.

Quando è in corso una risposta immunitaria, vi son alcuni follicoli che presentano delle aree centrali in cui

vi è un’attiva proliferazione dei linfociti