L’immunologia essenziale

Una sintesi dal libro:” l’ABC dell’immunologia nelle infezioni respiratorie – Editore Hippocrates. 

Il sistema immunitario prevede una risposta innata o immunità naturale e una risposta specifica.

L’immunità innata o aspecifica è filogeneticamente più antica, costituita da elementi preesistenti al contatto con l’antigene con cui interagiscono in modo non selettivo e senza sviluppo di memoria.

L’immunità specifica o adattativa consente il riconoscimento selettivo dell’antigene, la capacità di espansione e lo sviluppo di memoria dopo il contatto con l’antigene. I due tipi di risposta immunitaria cooperano in una stretta rete di interazioni cellulari e umorali.

I componenti dell’immunità innata sono: le barriere fisiche e chimiche dell’organismo, rappresentate dalla cute, gli epiteli, le mucose e le sostanze antimicrobiche da essi prodotte; le proteine ematiche (sistema del complemento e mediatori infiammatori); le cellule ad attività fagocitica (macrofagi, granulociti neutrofili), ad attività citotossica naturale (natural killer), mastociti e cellule endoteliali; molecole tra cui citochine pro-infiammatorie e chemochine (citochine medianti la chemotassi).

Tra i meccanismi di risposta innata dell’organismo vi sono anche i TLRs (Toll like receptors). Si tratta di recettori espressi sulle cellule del sistema immunitario innato - come neutrofili, monociti/macrofagi, cellule dendritiche, cellule Natural Killer e mastociti - che, a differenza degli altri meccanismi innati, riconoscono in modo piuttosto selettivo i germi.

I componenti della risposta specifica sono i linfociti e gli anticorpi da essi prodotti. A seconda degli attori della risposta specifica, si definisce immunità umorale quella mediata dagli anticorpi prodotti dai linfociti B e immunità cellulare quella mediata dai linfociti T.

La prima rappresenta il principale meccanismo di difesa contro i microbi extracellulari, in quanto gli anticorpi si legano in modo specifico a batteri e tossine da essi prodotte.

I linfociti T, protagonisti della risposta cellulare, riconoscono i microbi intracellulari quali virus e batteri che proliferano all’interno dei fagociti e sono quindi inaccessibili agli anticorpi circolanti, favorendone la distruzione o inducendo la lisi delle cellule infettate.

I linfociti T si distinguono in cellule T helper (CD4) e T citotossiche (CD8): le prime, attraverso la produzione di citochine, stimolano la proliferazione e la differenziazione degli stessi linfociti T, B, dei macrofagi e di altri leucociti. I linfociti citotossici uccidono le cellule infettate da virus o altri microbi intracellulari.

Le cellule T helper CD4+ (TH) a loro volta si distinguono in T helper tipo 1 (TH1) e tipo 2 (TH2). Le cellule TH1 regolano l’immunità cellulare: attraverso la produzione di interferone γ (IFN-γ) e l’attivazione di macrofagi, mediano la protezione verso patogeni intacellulari; sono responsabili inoltre delle risposte di ipersensibilità ritardata.

Le cellule TH2 invece mediano l’immunità umorale e le risposte allergiche; inoltre attraverso la produzione di IL-4, IL-5 e IL-13, contribuiscono alla protezione da parassiti extracellulari. Sono state descritte anche numerose categorie di cellule T regolatorie (Treg), in grado di controllare le risposte T effettrici.

Entrambe le classi di linfociti riconoscono solo peptici antigenici legati a proteine autologhe presenti sulla superficie cellulare, codificate da geni presenti nel complesso Major Histocompatibility Complex (MHC). Esistono due tipi diversi di molecole MHC: quelle di classe I presentano l’antigene ai linfociti CD8 e sono espresse in maniera costitutiva su tutte le cellule nucleate; quelle di classe II presentano l’antigene ai linfociti CD4 e sono espresse su cellule specializzate in grado di presentare l’antigene, quali cellule dendritiche, macrofagi e linfociti B.

I linfociti B e T originano da un precursore midollare comune: la maturazione dei linfociti B avviene nel midollo osseo, mentre i progenitori dei linfociti T migrano nel timo dove completano la loro maturazione.

Durante il processo maturativo avviene la differenziazione e lo sviluppo del repertorio clonale che ha come risultato finale l’espressione sulla superficie cellulare del TCR (recettore di membrana della cellula T) sul linfocita T e delle immunoglobuline di membrana su linfocita B. Nel frattempo si selezionano negativamente i cloni linfocitari reattivi verso molecole self, mentre sopravvivono cellule il cui riconoscimento antigenico è ristretto dalle molecole MHC autologhe (MHC autologhe).

Dopo la maturazione, dagli organi linfoidi primari (midollo osseo e timo) le cellule entrano in circolo e popolano gli organi linfoidi secondari o periferici: nei linfonodi i linfociti rispondono agli antigeni che qui vengono convogliati dalla linfa che drena i tessuti periferici; nella milza rispondono agli antigeni introdottisi nel torrente ematico.

Immunità innata

L’immunità innata fornisce la prima linea di difesa contro i patogeni.

Essendo dovuta a meccanismi preesistenti alle infezioni, si innesca rapidamente. Le risposte che si generano sono poco diversificate e poco specifiche, in quanto dirette contro strutture condivise da più microrganismi. La prima barriera è costituita dalla cute e dalle mucose.

Infatti lo strato corneo e la desquamazione impediscono la penetrazione dei germi; nelle mucose si realizzano poi altri meccanismi di difesa, come il movimento ciliare e la tosse. Inoltre su entrambe alloggia la flora batterica residente, che contribuisce anch’essa a proteggere l’organismo dagli agenti esterni.

In circolo e nei tessuti agiscono le cellule dell’immunità innata, che ingeriscono e distruggono materiale corpuscolato.

Nel torrente ematico inoltre sono disciolte le proteine del sistema del complemento, che sono funzionalmente correlate e si attivano secondo il principio della cascata con autoamplificazione. L’effetto finale è quello di indurre la lisi delle cellule infettate innescando nel frattempo la risposta infiammatoria.

Sia le cellule che le molecole dell’immunità innata dialogano continuamente con il sistema immunitario adattatativo, determinando la concentrazione temporale e spaziale dei diversi fattori umorali e cellulari. Anche i TLRs prendono parte a questa sistema di risposta integrato.

Infatti non riconoscono semplicemente il germe, ma agiscono come forte stimolo alla funzione delle cellule fagocitarie, incrementando la fagocitosi dei microrganismi ed anche il killing di batteri attraverso la produzione di metaboliti attivi dell’ossigeno.

Inoltre essi agiscono sulla risposta del sistema immunitario adattativo: intervengono infatti nella regolazione, nella differenziazione e nella maturazione delle cellule B e T, inducendo l’espressione di molecole costimolatorie e di citochine.

Immunità adattativa

L’immunità specifica o acquisita si innesca quando i microrganismi superano le risposte di difesa innata, e consta di meccanismi più evoluti che richiedono più tempo per realizzarsi.

Si tratta infatti di risposte estremamente specifiche per le diverse macromolecole e molto diversificate. Tali risposte inoltre diventano sempre più potenti e rapide ad ogni successiva esposizione ad uno stesso agente microbico (memoria immunologica).

La risposta immunitaria specifica prevede 3 fasi: una fase di riconoscimento dell’antigene, una fase di attivazione dei linfociti e una fase effettrice.

Il riconoscimento avviene in maniera altamente specifica, in quanto in ogni individuo sono presenti cloni di linfociti in grado di riconoscere i diversi antigeni.

L’attivazione richiede due segnali distinti: l’antigene stesso e gli stimoli forniti dai microbi o da reazioni dell’immunità innata verso di essi (secondo segnale). La risposta ai due segnali comporta la sintesi di nuove proteine, tra cui citochine e i loro recettori, la proliferazione cellulare degli stessi linfociti (espansione clonale) e la differenziazione in cellule effettrici (linfociti T helper, T citotossici e B).

Parte dei linfociti T e B attivati si differenzia in linfociti della memoria, capaci di sopravvivere a lungo anche in assenza dell’antigene.

Nella fase effettrice gli anticorpi eliminano i microbi extracellulari, mentre i linfociti T quelli intracellulari; inoltre cooperano anche meccanismi di difesa appartenenti all’immunità innata.

Al termine della risposta, il sistema immunitario torna nella fase di riposo, in quanto gran parte dei linfociti attivati, una volta eliminato lo stimolo antigenico, va incontro a morte per apoptosi.

Sia l’immunità innata che quella specifica sono caratterizzate dalla tolleranza verso i costituenti antigenici propri dell’organismo stesso (self).