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Panoramica sul sistema immunitario

Di

Peter J. Delves

, PhD, University College London, London, UK

Ultima modifica dei contenuti apr 2020
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Il sistema immunitario si differenzia tra il sé (o self) e il non sé (o non self), eliminando dal corpo le molecole non-self che risultano essere potenzialmente dannose. Il sistema immunitario possiede inoltre la capacità di riconoscere e distruggere le cellule anormali che derivano dai tessuti dell'ospite. Qualsiasi molecola che viene riconosciuta dal sistema immunitario è definita antigene (Ag).

La pelle, la cornea, la mucosa dell'apparato respiratorio, e i tratti gastrointestinale e genitourinario formano una barriera fisica che costituisce la prima linea di difesa dell'organismo. Alcune di queste barriere partecipano attivamente alle funzioni del sistema immunitario:

  • Epidermide cheratinizzata: i cheratinociti localizzati nella cute secernono peptidi antimicrobici (defensine), mentre le ghiandole sebacee e sudoripare secernono sostanze che inibiscono i microbi (p. es., acido lattico, acidi grassi). Inoltre, molte cellule del sistema immunitario (p. es., mastociti, linfociti intraepiteliali, cellule di Langerhans presentanti l'antigene) sono localizzate nella cute.

  • Cornea: i neutrofili raggiungono la cornea attraverso i vasi del limbus e uccidono i microbi per fagocitosi.

  • Mucosa del tratto respiratorio e tratti gastrointestinali e genitourinari: il muco contiene sostanze antimicrobiche, come per esempio il lisozima, la lattoferrina e le immunoglobuline A secretorie (SIgA).

La rottura delle barriere anatomiche può innescare 2 tipi diversi di risposte immunitarie:

  • Innate

  • Acquisite

Molte componenti molecolari (p. es., il complemento, le citochine, i mediatori della fase acuta) partecipano sia nell'immunità innata che in quella acquisita.

Immunità innata

L'immunità innata (naturale) non richiede una precedente esposizione a un antigene (ossia, memoria immunologica) per poter essere efficace. Quindi, può attivarsi immediatamente in presenza di invasori. L'immunità innata riconosce prevalentemente le molecole antigeniche che sono ampiamente distribuite piuttosto che quelle specifiche di un microrganismo o di una cellula.

I componenti comprendono

  • Cellule fagocitarie (p. es., neutrofili, monociti, macrofagi)

  • Cellule linfoidi innate (p. es., cellule natural killer)

  • Leucociti polimorfonucleati

Le cellule fagocitarie (i neutrofili nel sangue e nei tessuti, i monociti nel sangue e i macrofagi nei tessuti) inglobano al loro interno l'antigene estraneo e successivamente lo degradano. Il processo di fagocitosi da parte di queste cellule è facilitato quando gli antigeni sono rivestiti con anticorpi (Ac), che sono stati prodotti dell'immunità acquisita, oppure quando gli antigeni sono opsonizzati dalle proteine del complemento.

Le cellule natural killer distruggono cellule infettate da virus e alcune cellule tumorali.

I leucocitipolimorfonucleati (neutrofili, eosinofili, basofili, mastociti) e le cellule mononucleate (monociti, macrofagi, mastociti) rilasciano mediatori infiammatori.

Immunità acquisita

L'immunità acquisita (adattativa) richiede un'esposizione iniziale verso l'antigene prima di poter sviluppare il processo contro l'antigene estraneo. In seguito, la risposta sarà molto veloce. Il sistema è in grado di ricordare le esposizioni precedenti ed è antigeno-specifico.

I componenti comprendono

  • Linfociti T

  • Linfociti B

L'immunità acquisita comprende

Le cellule B e T lavorano insieme per distruggere gli invasori. Le cellule presentanti l'antigene localizzate nel tessuto hanno il compito di presentare gli antigeni alle cellule T.

Risposta immunitaria

L'attivazione, la regolazione e il controllo della risposta immunitaria stanno alla base di una risposta immunitaria efficace.

Attivazione

Le cellule del sistema immunitario si attivano quando un antigene (Ag) estraneo viene riconosciuto dai recettori della superficie cellulare. Questi ricettori sulla superficie cellulare possono essere

  • A specificità ad ampio spettro (p. es., recettori di tipo "pattern-recognition" quali recettori Toll-like, recettori per il mannosio, e recettori di tipo "scavenger" sulle cellule dendritiche e altri tipi cellulari)

  • Altamente specifici (Ac espressi sulle cellule B o recettori delle cellule T espressi sulle cellule T)

I recettori con specificità ad ampio spettro riconoscono dei profili molecolari comuni che sono associati ai patogeni, come i lipopolisaccaridi Gram-negativi, i peptidoglicani Gram-positivi, la flagellina batterica, i dinucleotidi di citosina e guanosina non-metilata (motivi CpG), e i RNA virali a doppio filamento. Questi recettori possono anche riconoscere le molecole prodotte da cellule umane stressate o infette (chiamate pattern molecolari associati al danno).

L'attivazione può essere innescata anche quando i complessi Ac-Ag oppure complemento-microrganismo si legano ai recettori di superficie specifici per la regione del frammento cristallizzabile (Fc) delle IgG (FcgammaR) o per C3b e iC3b.

Una volta riconosciuto, l'antigene, il complesso Ag-Ac oppure il complesso complemento-microrganismo viene assorbito. La maggior parte dei microrganismi viene uccisa dopo essere stata fagocitata, ma altri riescono ad inibire la capacità dei fagociti di uccidere a livello intracellulare (p. es., i micobatteri che vengono inglobati da un macrofago inibiscono la capacità di degradazione). In questi casi, le citochine secrete dalle T cellule, in particolar modo l'interferone-gamma (interferone-gamma), stimolano il fagocita a produrre più enzimi litici e altri prodotti microbicidi, rafforzando quindi l'abilità di degradare o di inglobare il microrganismo.

A meno che l'antigene non sia rapidamente fagocitato e interamente degradato (un evento molto raro), la risposta immunitaria acquisita viene reclutata attraverso il riconoscimento dell'antigene da parte dei recettori altamente specifici sulla superficie delle cellule B e T. Questa risposta inizia con

  • La milza per gli antigeni circolanti

  • I linfonodi regionali per gli antigeni tissutali

  • I tessuti linfoidali associati alla mucosa (p. es., tonsille, adenoidi, placche di Peyer) per gli antigeni mucosali

Per esempio, le cellule dendritiche di Langerhans presenti sulla cute fagocitano gli antigeni e migrano verso i linfonodi regionali; dove i peptidi derivati dagli antigeni vengono espressi sulla superficie delle cellule dendritiche con le molecole del complesso maggiore di istocompatibilità di classe II (major histocompatibility complex, MHC), che presentano il peptide ai linfociti T helper CD4 (cellule TH). Quando la cellula TH lega il complesso maggiore di istocompatibilità-peptide e riceve vari segnali costimolatori (che possono essere inibiti da alcuni farmaci immunosoppressori), si attiva ed esprimere i recettori per la interleuchina citochina IL-2 e secerne numerose citochine. Ciascuna sottopopolazione di cellule TH secerne diverse combinazioni di sostanze, e questo pertanto induce differenti risposte immunitarie.

Le molecole del complesso maggiore di istocompatibilità di classe II normalmente presentano i peptidi che derivano da antigeni (p. es., da numerosi batteri) extracellulari (esogeni) alle cellule TH CD4; invece le molecole del complesso maggiore di istocompatibilità di classe I presentano i peptidi che derivano da antigeni (p. es., da virus) intracellulari (endogeni) alle cellule T citotossiche CD8. Quindi, la cellula T citotossica attivata induce l'uccisione della cellula infettata.

Regolazione

La risposta immunitaria deve essere regolata per evitare che avvengano danni importanti all'ospite (p. es., l'anafilassi o un danno tissutale esteso). Le cellule T regolatorie (la maggior parte delle quali esprime il fattore di trascrizione Foxp3) concorrono nella regolazione della risposta immunitaria mediante la secrezione di citochine immunosoppressive, come l'IL-10 e il transforming growth factor-beta (TGF-beta), oppure attraverso il meccanismo dipendente dal contatto diretto cellula-cellula.

Queste cellule regolatorie contribuiscono inoltre a prevenire le risposte autoimmuni e probabilmente determinano le risposte verso gli antigeni non-self.

Risoluzione

La risposta immunitaria termina quando l'antigene viene sequestrato o eliminato dall'organismo. In assenza di stimolazione antigenica, la secrezione di citochine termina e le cellule T citotossiche attivate vanno incontro ad apoptosi. L'apoptosi indirizza una cellula verso la fagocitosi immediata, in questo modo previene la disseminazione del contenuto cellulare e la conseguente flogosi. Le cellule T e B che si sono differenziate in cellule della memoria non vanno incontro a questo processo.

Elementi di geriatria

Il sistema immunitario andando incontro all'invecchiamento diventa meno efficace, questo avviene nei seguenti modi:

  • Il sistema immunitario riduce la capacità di distinguere il self dal non-self, rendendo più frequenti le malattie autoimmuni.

  • I macrofagi eliminano più lentamente i batteri, le cellule tumorali, e altri antigeni si presuppone che questo possa contribuire a una maggior incidenza di cancro negli anziani.

  • Le cellule T rispondono meno rapidamente all'antigeni.

  • Ci sono meno linfociti in grado di rispondere ai nuovi antigeni.

  • Il corpo, invecchiando, produce meno complemento in risposta alle infezioni batteriche.

  • Sebbene la concentrazione anticorpale totale (Ac) non diminuisca in modo significativo, l'affinità di legame di anticorpi con l'antigene è diminuita, verosimilmente potrebbe causare una maggior incidenza di polmonite, influenza, endocardite infettiva, tetano e aumentare il rischio di morte negli anziani affetti da queste patologie. Questi cambiamenti possono spiegano in parte il motivo per cui i vaccini sono meno efficaci negli anziani.

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