COMPONENTI DEL SISTEMA IMMUNITARIO

Il sistema immunitario può essere diviso in due sottosistemi principali, il sistema innato/resistenza generale e il sistema adattivo. Sia il sistema innato che il sistema adattativo interagiscono continuamente tra loro per fornire una risposta immunitaria efficace.

Il sistema immunitario innato o resistenza generale comprende una varietà di misure protettive che funzionano continuamente e fornisce una prima linea di difesa contro gli agenti patogeni. Tuttavia, queste risposte non sono specifiche per un particolare agente patogeno. Invece, le cellule immunitarie innate sono specifiche per i modelli molecolari conservati che si trovano su tutti i microrganismi. Questo impedisce al sistema immunitario innato di riconoscere inavvertitamente le cellule ospiti e attaccarle. Tuttavia, questo impedisce alle risposte immunitarie innate di migliorare le loro reazioni con l’esposizione ripetuta allo stesso agente patogeno. In altre parole, il sistema immunitario innato non ha memoria.

Le difese protettive del sistema immunitario innato iniziano con le barriere anatomiche come la pelle intatta e le membrane mucose che impediscono l’ingresso di molti microrganismi e agenti tossici. La pelle ha anche un ambiente acido di pH 3-5 che ritarda la crescita dei microrganismi. Inoltre, i normali microrganismi o flora che abitano la pelle e le membrane mucose competono con altri microrganismi per le sostanze nutritive e i siti di attacco. Inoltre, il muco e le ciglia sulle membrane mucose aiutano a intrappolare i microrganismi e a spingerli fuori dal corpo.

Poi, il sistema immunitario innato include barriere fisiologiche come la normale temperatura corporea, la febbre, l’acidità gastrica, il lisozima, l’interferone e le collane. La normale temperatura corporea inibisce una varietà di microrganismi e lo sviluppo di una febbre può inibire ulteriormente molti di questi organismi patogeni. L’acidità gastrica dello stomaco è anche abbastanza efficace nell’eliminare molti microrganismi ingeriti. Il lisozima, che è un enzima idrolitico che si trova nelle lacrime e nelle secrezioni mucose, può tagliare lo strato di peptidoglicano della parete cellulare batterica e quindi lisciare il microrganismo. Gli interferoni, che comprendono un gruppo di proteine prodotte da cellule infettate da virus, possono legarsi a cellule non infette e produrre uno stato antivirale generalizzato. Le collettine sono proteine surfattanti presenti nel siero, nelle secrezioni polmonari e sulle superfici delle mucose. Possono uccidere direttamente certi microrganismi patogeni distruggendo le loro membrane lipidiche o indirettamente raggruppando i microrganismi per aumentare la loro suscettibilità alla fagocitosi.

Le vie del complemento sono anche una parte delle misure difensive del sistema immunitario innato. Ci sono tre vie del complemento. La via classica è attivata quando gli anticorpi IgM o alcune sottoclassi di anticorpi IgG legano i marcatori/antigeni di superficie dei microrganismi. La via alternativa o properdina è attivata dalla deposizione della proteina del complemento, C3b, sulle superfici microbiche e non richiede anticorpi per l’attivazione. La terza via, la via della lectina, è attivata dall’attaccamento della lectina legante il mannosio del plasma (MBL) ai microbi e non richiede anticorpi per l’attivazione. Queste tre vie si fondono in una via comune che porta alla formazione del complesso di attacco alla membrana che può formare pori nella membrana delle cellule bersaglio. Le vie del complemento sono anche parte integrante dell’opsonizzazione (o maggiore suscettibilità) degli antigeni particolati alla fagocitosi e nell’innescare una risposta infiammatoria localizzata.

La risposta infiammatoria è un’altra parte essenziale della risposta immunitaria innata. La risposta infiammatoria è la reazione del corpo all’invasione di un agente infettivo, alla sfida antigenica o a qualsiasi tipo di danno fisico. La risposta infiammatoria permette ai prodotti del sistema immunitario di entrare nell’area dell’infezione o del danno ed è caratterizzata dai segni cardinali di rossore, calore, dolore, gonfiore e perdita di funzione.

Oltre ai meccanismi anatomici e fisiologici, ci sono anche recettori di riconoscimento del modello o PRR che contribuiscono alla risposta immunitaria innata. I recettori di riconoscimento del modello non sono specifici per un dato patogeno o antigene, ma possono fornire una risposta rapida agli antigeni. I PRR sono classificati come proteine di membrana perché sono associati alla membrana cellulare e si trovano in tutte le membrane delle cellule del sistema immunitario innato. Anche se ci sono diverse centinaia di varietà, tutti i geni delle PRR sono codificati nella linea germinale per garantire una variabilità limitata nelle loro strutture molecolari. Esempi di PRRs includono MBL, proteina surfattante polmonare, proteina C-reattiva, recettori toll-like (TLRs), lectina di tipo C, NOD, e MX. I PRR riconoscono i PAMP o schemi molecolari associati ai patogeni che possono innescare il rilascio di citochine. Esempi di PAMP includono LPS (endotossina), peptidoglicano (pareti cellulari), lipoproteine (capsule batteriche), DNA ipometilato (CpG trovato in batteri e parassiti), DNA a doppio filamento (virus) e flagellina (flagelli batterici). Questi antigeni sono prodotti da cellule microbiche e non da cellule umane. Il riconoscimento dei PAMP da parte delle PRR porta all’attivazione del complemento, all’opsonizzazione, al rilascio di citochine e all’attivazione dei fagociti.

Infine, anche i fagociti mononucleari e le cellule granulocitarie sono importanti per la risposta innata e aiutano a collegare la risposta immunitaria innata a quella adattativa. I fagociti mononucleari includono i monociti che circolano nel sangue e i macrofagi che si trovano nei tessuti. I monociti e i macrofagi sono molto importanti nella presentazione dell’antigene, nella fagocitosi, nella produzione di citochine e nelle attività antimicrobiche e citotossiche.

Una volta maturati, i monociti circolano nel sangue per circa 8 ore, poi migrano nei tessuti e si differenziano in macrofagi specifici dei tessuti o in cellule dendritiche. Ci sono diversi tipi di cellule dendritiche che sono coinvolte in diversi aspetti delle funzioni immunitarie. Molte cellule dendritiche sono importanti nel presentare l’antigene alle cellule T-helper. Tuttavia, le cellule dendritiche follicolari si trovano solo nei follicoli linfatici e sono coinvolte nel legame dei complessi antigene-anticorpo nei linfonodi.

Le cellule granulocitarie includono neutrofili, eosinofili e basofili/castelli. I neutrofili sono cellule fagocitanti altamente attive e generalmente arrivano per primi in un sito di infiammazione. Anche gli eosinofili sono cellule fagocitanti; tuttavia, sono più importanti nella resistenza ai parassiti. I basofili nel sangue e i mastociti nei tessuti rilasciano istamina e altre sostanze e sono importanti nello sviluppo delle allergie.

Il sistema innato può essere in grado di sradicare l’agente patogeno senza ulteriore assistenza da parte del sistema adattivo; oppure, il sistema innato può stimolare il sistema immunitario adattivo a essere coinvolto nell’eliminazione dell’agente patogeno.

In contrasto con il sistema immunitario innato, le azioni del sistema immunitario adattivo sono specifiche al particolare agente patogeno. Questa risposta impiegherà più tempo a verificarsi rispetto alla risposta innata. Tuttavia, il sistema immunitario adattativo ha memoria, il che significa che il sistema immunitario adattativo risponderà più rapidamente a quel particolare agente patogeno ad ogni successiva esposizione.

La risposta immunitaria adattativa è composta da cellule B/anticorpi e cellule T. Questi sono i due bracci del sistema immunitario adattativo. Le cellule B e gli anticorpi compongono l’immunità umorale o immunità mediata dagli anticorpi; e le cellule T compongono l’immunità mediata dalle cellule. Come nota, anche le cellule natural killer appartengono al lignaggio dei linfociti come le cellule B e le cellule T; tuttavia, le cellule natural killer sono coinvolte solo nelle risposte immunitarie innate.

Il primo braccio del sistema immunitario adattativo è l’immunità umorale, che funziona contro agenti patogeni extracellulari e tossine. Le cellule B sono prodotte nel midollo osseo e poi viaggiano verso i linfonodi. All’interno dei linfonodi, le cellule B ingenue continuano a maturare e sono esposte agli agenti patogeni catturati in quel particolare linfonodo. A differenza delle cellule T, le cellule B possono riconoscere gli antigeni nella loro forma nativa, il che significa che le cellule B possono riconoscere gli antigeni senza richiedere che l’antigene sia processato da una cellula presentatrice dell’antigene e poi presentato da una cellula T-helper. Questi antigeni sono chiamati antigeni T-indipendenti perché l’attivazione delle cellule T non è richiesta per attivare le cellule B. Esempi di questi antigeni T-indipendenti includono il lipopolisaccaride, il destrano e la flagellina batterica polimerica. Questi antigeni sono tipicamente grandi molecole polimeriche con determinanti antigenici ripetuti. Questi antigeni possono anche indurre numerose cellule B ad attivarsi; tuttavia, la risposta immunitaria è più debole e l’induzione della memoria è più debole rispetto all’attivazione delle cellule T-helper. Al contrario, l’attivazione delle cellule B con l’attivazione delle cellule T-helper provoca una risposta immunitaria molto migliore e una memoria più efficace. Questa risposta immunitaria efficace e a lungo termine è il tipo di reazione che è l’obiettivo delle immunizzazioni. Con il legame dell’antigene alla regione Fab sul recettore delle cellule B e la segnalazione secondaria dalle citochine rilasciate dalle cellule T-helper, le cellule B iniziano l’ipermutazione somatica alla regione Fab che aumenta ulteriormente l’adattamento corrispondente tra la regione Fab e l’antigene. Questo processo stimola le cellule B a maturare in plasmacellule che iniziano a produrre il particolare anticorpo con la migliore corrispondenza all’antigene.

Da queste cellule B stimolate, nasceranno cloni di cellule B con la specificità per un particolare antigene. Queste cellule possono diventare plasmacellule che producono anticorpi o cellule della memoria che rimarranno nei linfonodi per stimolare una nuova risposta immunitaria a quel particolare antigene. Questo avviene durante la risposta immunitaria primaria quando il sistema immunitario è esposto per la prima volta a un particolare antigene.

Questo processo di selezione ed espansione clonale impiegherà diversi giorni per verificarsi; e, principalmente coinvolge la produzione di IgM. Le IgM sono il primo anticorpo prodotto durante una risposta immunitaria primaria.

Con il progredire della risposta immunitaria, le plasmacellule attivate inizieranno a produrre IgG specifiche per un particolare antigene. Anche se l’IgM è il primo anticorpo prodotto ed è un anticorpo molto più grande, l’IgG è un anticorpo neutralizzante migliore. Le IgG si legano più efficacemente all’antigene e aiutano l’opsonizzazione.

Come nota, altri anticorpi possono essere prodotti dalle plasmacellule. Questi anticorpi includono IgD, IgA e IgE. IgD si trova principalmente come un recettore legato alle superfici delle cellule B mature. Mentre, IgA è l’anticorpo che si trova nelle secrezioni come mucosa, saliva, lacrime e latte materno; e IgE è l’anticorpo coinvolto nelle reazioni allergiche e nelle infezioni parassitarie. Tuttavia, l’anticorpo più importante per i vaccini è l’IgG.

Con le cellule di memoria che sono state prodotte con la risposta immunitaria primaria, qualsiasi esposizione successiva all’antigene risulterà in una risposta immunitaria secondaria più rapida ed efficace. Con questa risposta immunitaria secondaria, la reazione sarà più veloce, più grande e composta principalmente da IgG.

Per quanto riguarda l’altro braccio dell’immunità adattativa, l’immunità mediata dalle cellule, funziona principalmente contro gli agenti patogeni intracellulari. Le cellule T maturano nel timo e sono poi rilasciate nel sangue. Ci sono due tipi principali di cellule T, le cellule CD4 e le cellule CD8.

Le cellule CD4 o cellule T-helper hanno il co-recettore CD4 e riconoscono solo la proteina del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) II. La proteina MHC II si trova su tutte le cellule immunitarie e funge da marcatore delle cellule immunitarie.

Le cellule CD4 sono essenziali per l’immunità mediata dagli anticorpi e per aiutare le cellule B a controllare i patogeni extracellulari. Ci sono due sottoinsiemi di cellule CD4, Th1 e Th2. Le cellule Th1 aiutano a promuovere l’immunità cellulo-mediata; e le cellule Th2 aiutano a promuovere l’immunità anticorpo-mediata.

Le cellule CD8 o cellule T-citotossiche hanno il co-recettore CD8 e riconoscono solo la proteina del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) I. La proteina MHC I si trova su tutte le cellule corporee nucleate tranne gli eritrociti maturi e agisce come un marcatore delle cellule corporee. Le cellule CD8 sono essenziali per l’immunità cellulo-mediata e per aiutare il controllo degli agenti patogeni intracellulari.

A differenza delle cellule B, le cellule T possono riconoscere solo l’antigene che è stato elaborato e presentato dalle cellule presentatrici dell’antigene. Ci sono due tipi di elaborazione dell’antigene.

Il primo tipo di elaborazione dell’antigene comporta l’attaccamento di antigeni intracellulari insieme alle proteine MHC I alla superficie delle cellule che elaborano l’antigene. Questo si verifica con antigeni virali e cellule tumorali.

L’altro tipo di elaborazione dell’antigene comporta l’attaccamento di antigeni extracellulari insieme alle proteine MHC II alla superficie delle cellule che presentano l’antigene. Questo avviene con antigeni batterici e parassitari.

Una volta che la cellula T è stata attivata dalla cellula presentante l’antigene, inizia a svolgere le sue funzioni a seconda che sia una cellula CD4 o una cellula CD8. Come per le cellule B, le cellule T attivate subiscono anche un’espansione clonale che produce ulteriori cellule T effettrici per l’infezione in corso e cellule T di memoria per le future infezioni con questo antigene.

Si tratta di cellule T attivate e di cellule T di memoria.