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Panoramica sul sistema immunitario

Di

Peter J. Delves

, PhD, University College London, London, UK

Ultima revisione/verifica completa mag 2019| Ultima modifica dei contenuti mag 2019
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I fatti in Breve
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Risorse sull’argomento

Il sistema immunitario ha il compito di proteggere l’organismo dall’invasione di sostanze estranee o pericolose. Tali invasori includono:

  • Microrganismi (comunemente denominati germi, come i batteri, i virus e i miceti)

  • Parassiti (come i vermi)

  • Cellule tumorali

  • Organi e tessuti trapiantati

Per difendere il corpo da questi invasori, il sistema immunitario deve essere in grado di distinguere tra:

  • Ciò che gli appartiene (endogeno)

  • Ciò che non gli appartiene (esogeno o estraneo)

Gli antigeni sono sostanze riconoscibili da parte del sistema immunitario e che quindi possono stimolare una risposta immunitaria. Se gli antigeni sono percepiti come dannosi (ad esempio, se possono causare malattie), sono in grado di stimolare una risposta immunitaria da parte dell’organismo. Gli antigeni possono essere contenuti all’interno o presenti sulla superficie di batteri, virus, altri microrganismi, parassiti o cellule tumorali. Gli antigeni possono esistere anche come sostanze indipendenti, ad esempio come molecole alimentari o pollini.

Una risposta immunitaria normale si articola nelle seguenti azioni:

  • Riconoscimento di un antigene esterno potenzialmente dannoso

  • Attivazione e mobilitazione dei mezzi di difesa

  • Attacco contro l’antigene

  • Controllo e conclusione dell’attacco

In caso di malfunzionamento del sistema immunitario, questo può scambiare l’endogeno per l’esogeno e attaccare i tessuti dell’organismo causando una malattia autoimmune come l’artrite reumatoide, la tiroidite di Hashimoto o il lupus eritematoso sistemico (lupus).

Le malattie del sistema immunitario insorgono quando:

  • Il corpo produce una risposta immunitaria diretta contro se stesso (malattia autoimmune).

  • Il corpo non è in grado di generare una risposta immunitaria adeguata contro i microrganismi invasori (disturbo da immunodeficienza).

  • Il corpo produce una risposta immunitaria eccessiva ad antigeni estranei, spesso innocui, che danneggia i tessuti normali (reazione allergica).

Componenti del sistema immunitario

Il sistema immunitario ha molti componenti:

Gli anticorpi (immunoglobuline) sono proteine, prodotte da globuli bianchi denominati linfociti B, che si legano tenacemente all’antigene di un invasore in modo da renderlo vulnerabile agli attacchi oppure neutralizzandolo immediatamente. Il corpo produce migliaia di anticorpi diversi. Ogni anticorpo è specifico per un determinato antigene.

Gli antigeni sono sostanze riconoscibili da parte del sistema immunitario e che quindi possono stimolare una risposta immunitaria.

I linfociti B (o cellule B) sono globuli bianchi che producono gli anticorpi specifici per l’antigene che ne ha stimolato la produzione.

I basofili sono globuli bianchi che liberano istamina (sostanza implicata nelle reazioni allergiche) e producono sostanze in grado di attirare altri globuli bianchi (neutrofili ed eosinofili) nella sede interessata.

La cellula è l’unità più piccola di un essere vivente, costituita da un nucleo e da un citoplasma circondati da una membrana.

La chemiotassi è il processo di utilizzo di una sostanza chimica per attirare cellule in una sede in particolare.

Il sistema del complemento si compone di un gruppo di proteine coinvolte in una serie di reazioni (la cosiddetta cascata del complemento) progettate per difendere l’organismo, ad esempio eliminando i batteri e altre cellule estranee, facilitando l’identificazione e l’ingestione (fagocitosi) delle cellule estranee da parte dei macrofagi e richiamando i macrofagi e i neutrofili nella sede interessata.

Le citochine sono proteine secrete dalle cellule del sistema immunitario e da altri tipi di cellule che fungono da messaggeri del sistema immunitario, contribuendo alla regolazione della risposta immunitaria.

Le cellule dendritiche derivano dai globuli bianchi. Sono localizzate nei tessuti e aiutano i linfociti T a riconoscere gli antigeni estranei.

Gli eosinofili sono globuli bianchi che eliminano i batteri e altre cellule estranee di dimensioni troppo grandi per essere fagocitati; inoltre, possono contribuire a immobilizzare ed eliminare i parassiti e a distruggere le cellule tumorali. Gli eosinofili sono coinvolti anche nelle reazioni allergiche.

I linfociti T helper (coadiuvanti) sono globuli bianchi che aiutano i linfociti B a produrre anticorpi contro gli antigeni estranei, contribuiscono all’attivazione dei linfociti T killer (citotossici) e stimolano i macrofagi, consentendo loro di fagocitare cellule infette o anomale in modo più efficiente.

L’istocompatibilità (letteralmente: compatibilità del tessuto) è determinata dal sistema dell’antigene leucocitario umano (molecole di auto-identificazione). L’istocompatibilità viene utilizzata per determinare se un tessuto o un organo trapiantato sarà accettato dal ricevente.

Il sistema dell’antigene leucocitario umano (Human Leukocyte Antigen, HLA) è un gruppo di molecole identificatrici presenti sulla superficie di tutte le cellule in una combinazione pressoché unica per ciascun individuo, consentendo quindi all’organismo di distinguere l’endogeno dall’esogeno. Tale gruppo di molecole identificatrici è anche detto complesso maggiore di istocompatibilità.

Un immunocomplesso è costituito da un anticorpo legato a un antigene.

Una risposta immunitaria è la reazione del sistema immunitario a un antigene.

Il termine immunoglobulina è sinonimo di anticorpo.

L’interleuchina è un tipo di messaggero (citochina) secreto da alcuni globuli bianchi per influenzare altri globuli bianchi.

I linfociti T killer (citotossici) sono un tipo di linfociti T che attacca ed elimina le cellule infette e le cellule tumorali.

Il termine leucocita è sinonimo di globulo bianco, ad esempio un monocita, un granulocita neutrofilo, eosinofilo o basofilo, oppure un linfocita (di tipo B o T).

I linfociti sono globuli bianchi responsabili dell’immunità acquisita (specifica), che comprende la produzione di anticorpi (da parte dei linfociti B), la distinzione tra endogeno ed esogeno (da parte dei linfociti T) e l’eliminazione di cellule infette e cellule tumorali (da parte dei linfociti T killer).

I macrofagi sono cellule di grandi dimensioni che si sviluppano da globuli bianchi denominati monociti. Essi fagocitano i batteri e altre cellule estranee e contribuiscono all’identificazione dei microrganismi e di altre sostanze estranee da parte dei linfociti T. I macrofagi sono normalmente presenti nei polmoni, nella pelle, nel fegato e in altri tessuti.

Il termine complesso maggiore di istocompatibilità (Major Histocompatibility Complex, MHC) è sinonimo di antigene leucocitario umano.

I mastociti sono cellule presenti nei tessuti che liberano istamina e altre sostanze implicate nelle reazioni infiammatorie e allergiche.

Una molecola è costituita da un gruppo di atomi uniti da legami chimici in modo da formare una sostanza unica.

I linfociti natural killer sono un tipo di globuli bianchi in grado di riconoscere ed eliminare cellule anomale, ad esempio alcune cellule infette o tumorali, senza dover apprendere in precedenza che quelle cellule sono anomale.

I neutrofili sono globuli bianchi che fagocitano e distruggono i batteri e altre cellule estranee.

I fagociti sono un tipo di cellule che fagocitano ed eliminano microrganismi invasori, altre cellule e frammenti cellulari. Sono fagociti i neutrofili e i macrofagi.

La fagocitosi è il processo con cui una cellula ingloba e ingerisce un microrganismo invasore, un’altra cellula o un frammento cellulare.

Un recettore è una molecola presente sulla superficie o all’interno di una cellula in grado di identificare molecole specifiche che vi corrispondono perfettamente, come una chiave nella sua serratura.

I linfociti T regolatori (soppressori) sono globuli bianchi che contribuiscono alla conclusione di una risposta immunitaria.

I linfociti T (cellule T) sono globuli bianchi coinvolti nell’immunità acquisita. Ne esistono tre tipi: helper (coadiuvanti), killer (citotossici) e regolatori.

Linee di difesa

Il corpo mette in atto una serie di azioni difensive che includono:

  • Barriere fisiche

  • Globuli bianchi

  • Molecole come anticorpi e proteine del complemento

  • Organi linfoidi

Barriere fisiche

La difesa di prima linea contro gli invasori è rappresentata da barriere meccaniche o fisiche:

  • La pelle

  • La cornea degli occhi

  • Le membrane che ricoprono le pareti dell’apparato respiratorio, digerente, urinario e riproduttivo

Finché queste barriere rimangono integre, molti invasori non possono entrare nell’organismo. Se una di queste barriere viene interrotta, ad esempio, se ustioni diffuse danneggiano gran parte del tessuto cutaneo, il rischio di infezione aumenta.

Inoltre, le barriere sono protette da secrezioni che contengono enzimi capaci di distruggere i batteri. Esempi sono dati dalle lacrime presenti negli occhi, dal muco dell’apparato respiratorio e dall’apparato digerente e dalle secrezioni della vagina.

Globuli bianchi

Il meccanismo di difesa successivo implica l’azione dei globuli bianchi (leucociti) che si spostano nel flusso sanguigno e nei tessuti, alla ricerca di microrganismi e altri invasori da attaccare.

Questo meccanismo si svolge in due fasi:

  • Immunità innata

  • Immunità acquisita

Immunità innata (naturale): l’immunità innata significa che il soggetto nasce con tale caratteristica. Pertanto, l’immunità innata non richiede un precedente contatto con un microrganismo o un altro invasore per poter funzionare in modo efficace. La risposta agli invasori è immediata, senza che vi sia il bisogno di imparare a riconoscerli. Sono coinvolti numerosi tipi di globuli bianchi:

  • Fagociti, che fagocitano gli invasori. I fagociti includono i macrofagi, i neutrofili, i monociti e le cellule dendritiche.

  • Cellule natural killer, che al momento della produzione sono già in grado di riconoscere e distruggere le cellule tumorali e quelle infettate da alcuni virus.

  • Alcuni globuli bianchi (come i basofili e gli eosinofili), che rilasciano sostanze coinvolte nel processo di infiammazione, come le citochine, e nelle reazioni allergiche, come l’istamina. Alcune di queste cellule sono in grado di distruggere gli invasori direttamente.

Immunità acquisita (adattativa o specifica): nell’immunità acquisita, i globuli bianchi denominati linfociti (linfociti B e linfociti T) che entrano in contatto con un invasore apprendono come aggredirlo e ricordano quello specifico microrganismo, così da poterlo aggredire in modo ancora più efficace quando si ripresenta. Ci vuole tempo perché si sviluppi l’immunità acquisita dopo il primo incontro con un nuovo microrganismo, perché i linfociti devono adattarvisi. Dopo, tuttavia, la risposta arriva velocemente. I linfociti B e T collaborano per distruggere gli invasori. Per essere in grado di riconoscere gli invasori, i linfociti T devono avvalersi di cellule chiamate cellule di presentazione dell’antigene (come le cellule dendritiche; vedere la figura In che modo i linfociti T riconoscono gli antigeni). Queste cellule ingeriscono l’agente estraneo e lo scindono in frammenti.

Molecole

L’immunità innata e quella acquisita interagiscono, influenzandosi reciprocamente, in modo diretto o attraverso molecole che attirano o attivano altre cellule del sistema immunitario nell’ambito della fase di mobilitazione per la difesa dell’organismo. Queste molecole includono:

Queste sostanze non sono contenute nelle cellule ma disciolte in liquidi corporei, come il plasma (la parte liquida del sangue).

Alcune di queste molecole, comprese alcune citochine, promuovono il processo infiammatorio.

L’infiammazione avviene perché queste molecole attraggono cellule del sistema immunitario verso il tessuto interessato. Per far sì che queste cellule possano arrivare al tessuto, il corpo invia una quantità maggiore di sangue nella sede interessata. Per portare più sangue al tessuto, i vasi sanguigni devono espandersi e diventare più porosi, consentendo a più liquidi e cellule di abbandonare i vasi sanguigni e di entrare nel tessuto. Ecco perché l’infiammazione tende a causare arrossamento, sensazione di calore e gonfiore. Lo scopo dell’infiammazione è contenere l’infezione in modo che non si diffonda. Successivamente, altre sostanze prodotte dal sistema immunitario contribuiscono alla risoluzione dell’infiammazione e aiutano il tessuto danneggiato a guarire. Sebbene sia fastidiosa, l’infiammazione indica che il sistema immunitario sta svolgendo i suoi compiti. Un’infiammazione eccessiva o protratta nel tempo (cronica) può tuttavia essere pericolosa.

Organi linfoidi

Il sistema immunitario comprende diversi organi, oltre alle cellule sparse in tutto l’organismo. Tali organi vengono classificati in organi linfoidi primari o secondari.

Gli organi linfoidi primari sono le sedi in cui i globuli bianchi vengono prodotti e/o si moltiplicano:

  • Il midollo osseo produce tutti i tipi diversi di globuli bianchi, quali neutrofili, eosinofili, basofili, monociti, linfociti B e cellule che diventano linfociti T (precursori dei linfociti T).

  • Nel timo, i linfociti T si moltiplicano e imparano a riconoscere gli antigeni estranei e a ignorare quelli propri del corpo. I linfociti T sono cruciali per l’immunità acquisita.

Quando è necessario, i globuli bianchi vengono mobilitati per difendere l’organismo, principalmente dal midollo osseo, quindi si spostano nel flusso sanguigno per raggiungere le sedi in cui sono necessari.

Sistema linfatico: contribuisce a difendere l’organismo dalle infezioni

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 una rete di linfonodi connessi dai vasi linfatici e trasporta la linfa in tutto l’organismo.

La linfa è composta da liquidi che trasudano attraverso le sottili pareti dei capillari nei tessuti corporei. Questo liquido contiene ossigeno, proteine e altre sostanze nutrienti utili per sostentare i tessuti. Una parte di questo liquido entra nuovamente nei capillari e una parte entra nei vasi linfatici (diventando linfa).

I piccoli vasi linfatici si collegano a quelli più grandi e, infine, formano il dotto toracico. Il dotto toracico è il vaso linfatico più grande in assoluto. Si collega alla vena succlavia, per poi restituire la linfa al flusso sanguigno.

Inoltre, la linfa trasporta le sostanze estranee (come i batteri), le cellule tumorali e le cellule morte o danneggiate eventualmente presenti nei tessuti nei vasi linfatici e quindi ai linfonodi per l’eliminazione. La linfa contiene anche molti globuli bianchi.

Tutte le sostanze trasportate dalla linfa passano almeno in un linfonodo, dove i corpi estranei possono essere filtrati e distrutti, prima che la linfa confluisca nel flusso sanguigno. Nei linfonodi, i globuli bianchi si accumulano, interagiscono reciprocamente e con gli antigeni e generano le risposte immunitarie verso le sostanze estranee. I linfonodi contengono una rete di tessuti densamente popolata di linfociti B, linfociti T, cellule dendritiche e macrofagi. I microrganismi dannosi vengono filtrati attraverso questa maglia, quindi identificati e attaccati dai linfociti B e T.

I linfonodi spesso si raggruppano nelle aree da cui si diramano i vasi linfatici come collo, ascelle e inguine.

Sistema linfatico: contribuisce a difendere l’organismo dalle infezioni

Gli organi linfoidi secondari includono:

  • Milza

  • Linfonodi

  • Tonsille

  • Appendice

  • Placche di Peyer nell’intestino tenue

Questi organi intrappolano i microrganismi e le altre sostanze estranee e forniscono una sede in cui le cellule mature del sistema immunitario si possono raggruppare, possono interagire tra loro e con le sostanze estranee e possono generare una risposta immunitaria specifica.

I linfonodi sono localizzati in posizioni strategiche dell’organismo e sono connessi da un’ampia rete di vasi linfatici, il sistema linfatico. Il sistema linfatico trasporta i microrganismi, altre sostanze estranee, le cellule tumorali e le cellule morte o danneggiate dai tessuti ai linfonodi, dove la linfa viene filtrata per eliminarli. Successivamente, la linfa filtrata viene reimmessa nel flusso sanguigno.

I linfonodi rappresentano una delle prime sedi dove le cellule tumorali si possono diffondere. Di conseguenza, i medici spesso valutano lo stato dei linfonodi per determinare la diffusione di un tumore. La presenza di cellule tumorali in un linfonodo può indurre un suo aumento di volume. I linfonodi possono aumentare di volume anche in seguito a un’infezione in quanto le risposte immunitarie alle infezioni avvengono nei linfonodi. Talvolta i linfonodi si ingrossano perché i batteri che li raggiungono non vengono distrutti e causano un’infezione (linfadenite).

Sapevate che...

  • I linfonodi contengono una rete di tessuti in cui la linfa viene filtrata per eliminare i microrganismi dannosi e le cellule morte o danneggiate.

Piano di azione

Una risposta immunitaria efficace contro gli invasori necessita di:

  • Riconoscimento

  • Attivazione e mobilitazione

  • Regolazione

  • Risoluzione

Riconoscimento

Per distruggere gli invasori, il sistema immunitario li deve per prima cosa riconoscere. Questo significa che il sistema immunitario deve essere in grado di distinguere ciò che è esogeno (estraneo) da ciò che gli appartiene. Il sistema immunitario è in grado di fare questa distinzione, perché tutte le cellule hanno delle molecole di identificazione (antigeni) sulla loro superficie. I microrganismi possono essere identificati perché presentano in superficie delle molecole di identificazione estranee.

Nell’uomo, le più importanti molecole di auto-identificazione vengono dette:

  • Antigeni leucocitari umani (HLA) o complesso maggiore d’istocompatibilità (MHC)

Le molecole HLA sono dette antigeni perché se trapiantate, ad esempio in un trapianto di rene o di pelle, possono generare una risposta immunitaria in un altro soggetto (normalmente, non generano alcuna risposta immunitaria nel soggetto che le possiede). Ciascun individuo possiede una combinazione HLA quasi unica. Il sistema immunitario di ciascun soggetto normalmente riconosce questa combinazione unica come endogena. Una cellula che presenta molecole di superficie diverse da quelle presenti sulle altre cellule dello stesso organismo viene identificata come estranea e attaccata dal sistema immunitario. Questa cellula può essere la cellula di un tessuto trapiantato o una cellula dell’organismo stesso che è stata infettata da un microrganismo invasore o alterata da un tumore (le molecole HLA sono quelle che i medici cercano di far corrispondere tra donatore e ricevente quando è necessario un trapianto d’organo).

Alcuni globuli bianchi, i linfociti B, riconoscono direttamente gli invasori, ma altri, i linfociti T, necessitano del supporto di cellule dette cellule di presentazione dell’antigene:

  • Queste cellule fagocitano l’agente estraneo e lo scindono in frammenti.

  • La cellula di presentazione dell’antigene combina i frammenti antigenici dell’invasore con le proprie molecole HLA.

  • La combinazione di frammenti antigenici e molecole HLA viene spostata sulla superficie della cellula.

  • Un linfocita T con un recettore corrispondente sulla propria superficie può attaccarsi a parte della molecola HLA che presenta il frammento antigenico, come una chiave entra nella sua serratura.

  • Il linfocita T viene quindi attivato e comincia a combattere gli invasori che possiedono tale antigene.

In che modo i linfociti T riconoscono gli antigeni

I linfociti T fanno parte del sistema di sorveglianza immunologica. Si spostano attraverso il flusso sanguigno e il sistema linfatico. Una volta raggiunti i linfonodi o un altro organo linfatico secondario, cercano le sostanze estranee (antigeni) nell’organismo. Prima di riconoscere con sicurezza e rispondere a un antigene estraneo, tuttavia, questo deve essere processato e presentato al linfocita T da un altro globulo bianco, chiamato cellula di presentazione dell’antigene. Le cellule di presentazione dell’antigene sono le cellule dendritiche (le più efficaci), dai macrofagi e dai linfociti B.

In che modo i linfociti T riconoscono gli antigeni

Attivazione e mobilitazione

I globuli bianchi si attivano non appena riconoscono un invasore. Ad esempio, quando la cellula di presentazione dell’antigene presenta frammenti antigenici legati a molecole HLA o a un linfocita T, questo si attacca ai frammenti e viene attivato. I linfociti B possono essere attivati direttamente dagli invasori. Dopo l’attivazione, i globuli bianchi ingeriscono o eliminano l’invasore oppure fanno entrambe le cose. Generalmente è necessario più di un tipo di globulo bianco per distruggere un invasore.

Le cellule del sistema immunitario, come i macrofagi e i linfociti T attivati, rilasciano sostanze che attraggono altre cellule immunitarie nella sede del problema, mobilitando in questo modo le difese. Lo stesso microrganismo invasore può rilasciare sostanze che attraggono le cellule immunitarie.

Regolazione

La risposta immunitaria deve essere regolata per prevenire un danno esteso all’organismo, come avviene nelle malattie autoimmuni. I linfociti T regolatori (soppressori) aiutano a controllare la risposta secernendo citochine (messaggeri chimici del sistema immunitario), che inibiscono le risposte immunitarie. Queste cellule evitano che la risposta immunitaria continui all’infinito.

Risoluzione

Nella risoluzione, l’invasore viene confinato ed eliminato dall’organismo. Dopo avere eliminato l’invasore, la maggior parte dei globuli bianchi si autodistrugge e viene fagocitata. Quelli che sopravvivono vengono chiamati cellule di memoria. Il corpo conserva delle cellule di memoria, che fanno parte dell’immunità acquisita, al fine di ricordare specifici invasori e rispondere in maniera più vigorosa all’incontro successivo.

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