Il sistema immunitario

Alla base dell’immunità vi è la capacità del corpo di distinguere tra ciò che gli appartiene (che viene definito self) da quello che appartiene a organismi estranei (il not self).

Il sistema immunitario consiste sia in cellule presenti nel sangue e negli altri tessuti (genericamente globuli bianchi) sia in interi organi predisposti a questo scopo: milza, timo, linfonodi, tonsille e appendice.

L’immunità è di due tipi: immunità innata, che agisce contro qualsiasi agente esterno e precede il contatto con esso, e immunità acquisita, che è diretta contro una specifica gamma di antigeni, e si forma in seguito al contatto con gli antigeni stessi. I due sistemi sono ovviamente interconnessi.

Immunità innata

L’immunità innata è costituita da diversi sistemi, accomunati dal fatto che bloccano gli agenti estranei senza doverli identificare esattamente: basta che non siano riconosciuti come self e si avviano diversi meccanismi. Ecco quali sono:

• Barriere fisiche e chimiche: una prima barriera contro gli agenti estranei è rappresentata dalla cute e dalle mucose (se integre) e dai liquidi organici (saliva, sudore, lacrime, ecc.), che contengono enzimi in grado di rompere le pareti cellulari e di impedire così l’infezione.
• Produzione di citochine: le citochine costituiscono una classe eterogenea di proteine, secrete da diversi tipi di cellule, che richiamano nell’area dove sono prodotte (o dove sono trasportate dal sangue) meccanismi di risposta innata e acquisita. Tra le citochine più importanti si hanno interferoni, interleuchine e fattori di necrosi tumorale.
• Sistema del complemento: il complemento è un insieme di proteine plasmatiche che possono essere attivate sia direttamente dai microrganismi sia da meccanismi di immunità acquisita, quando avviene il legame tra antigeni e anticorpi. Il funzionamento consiste in una reazione a cascata che porta ad attivare diverse proteine, con varie funzioni quali la lisi cellulare, la segnalazione di organismi estranei ai fagociti, il richiamo di globuli
  bianchi e la stimolazione dell’infiammazione.
• Fagocitosi: la fagocitosi è operata da diversi tipi di cellule: granulociti neutrofili, che dal sangue migrano nei tessuti, macrofagi, presenti in tutti i tessuti, specie quelli più soggetti a infezioni, e cellule NK, grossi linfociti originati dal midollo osseo in grado di fagocitare batteri e cellule tumorali, con meccanismi sia specifici che aspecifici.

Infiammazione

L’infiammazione è una risposta mediata da proteine specifiche e cellule del sistema immunitario che avviene in seguito a una lesione di tessuti o a processi infettivi, ed è caratterizzata da quattro elementi: edema, dolore, calore e arrossamento (spesso indicati con i termini latini tumor, dolor, calor e rubor). Questi sintomi sono dovuti ai meccanismi attivati in seguito alla risposta infiammatoria, tra
cui: dilatazione dei vasi sanguigni, aumentata permeabilità dei capillari, attrazione tramite chemiotassi (cioè con il rilascio di sostanze chimiche di richiamo) dei granulociti, stimolazione del midollo osseo nel produrre altri granulociti, stimolazione dei nocicettori (i recettori del dolore). Quando la risposta infiammatoria non è circoscritta a un’area specifica si ha una risposta sistemica, caratterizzata da sintomi quali la febbre.
I mediatori dell’infiammazione possono essere già presenti, pronti da essere secreti, quali l’istamina e la serotonina, oppure possono essere sintetizzati all’occorrenza, in seguito a opportune segnalazioni. È il caso della ciclossigenasi 2 (COX-2), stimolata da interleuchina-1, TNF e fattori di crescita (e inibita da interleuchina-4 e glucocorticoidi), che trasforma l’acido arachidonico in prostaglandine e quindi prostacicline, che agiscono da mediatori dell’infiammazione: questa via è bloccata dai FANS (farmaci antiinfiammatori non steroidei), come il paracetamolo e l’acido acetilsalicilico.

Immunità acquisita

L’immunità acquisita si manifesta solo dopo l’esposizione a un particolare antigene, ed è di due tipi: immunità umorale, mediata da anticorpi, e immunità cellulomediata.
Le cellule coinvolte nell’immunità acquisita sono le cellule che presentano l’antigene (APC) e i linfociti. Nelle cellule APC (che sono soprattutto macrofagi e cellule dendritiche, queste ultime presenti soprattutto nella pelle e nelle mucose) i frammenti di antigene sono accoppiati a proteine che fanno parte del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC), un complesso proteico con numerose proteine diverse tra individuo e individuo, che differenziano il self dal not self, e tale complesso antigene-MHC è esposto sulla superficie cellulare.

Dopo la fagocitosi, le APC migrano verso i linfonodi dove trovano linfociti B e T e cellule NK. Tutti e tre i tipi cellulari derivano dalle cellule staminali del midollo osseo: in seguito i linfociti B maturano in modo da produrre anticorpi, mentre i linfociti T migrano nel timo e qui divengono immunocompetenti, producendo recettori che riconoscono gli antigeni esposti sugli MHC. La generazione dei recettori è casuale, e quelli che riconoscono antigeni self vengono eliminati, mentre gli altri vanno incontro a ulteriore differenziazione in linfociti T citotossici, o CD8+, che distruggono le cellule che espongono antigeni sulla superficie, e linfociti T helper, o CD4+, che aiutano l’attivazione dei Tc e dei B. Vi è anche una piccola popolazione di linfociti T simili alle cellule NK, detti linfociti NKT.

L’immunità umorale è quella mediata dagli anticorpi (o immunoglobuline, in sigla Ig), proteine secrete dai linfociti B e in grado di riconoscere un particolare antigene. La struttura di un anticorpo vede una struttura a Y costituita da 2 catene pesanti (che corrono per l’intera lunghezza della proteine) e 2 catene leggere (che si affiancano alle pesanti nella parte superiore). La base della Y è la zona riconosciuta dal sistema immunitario, ed è detta Fc (frammento costante), mentre la testa è detta Fab, frammento che lega l’antigene, ed è diversa per ogni tipo di anticorpo. La generazione delle numerosissime possibili combinazioni avviene a livello di ricombinazione genica durante la maturazione del linfocita, quindi prima che l’organismo entri in contatto con l’antigene.

Gli anticorpi appartengono a varie classi:

• IgA: presenti in muco, vie aeree, intestino e vie urogenitali.
• IgD: esposti sulla superficie delle cellule immunitarie.
• IgE: presenti soprattutto nelle mucose, riconoscono i parassiti e hanno un ruolo nelle reazioni allergiche.
• IgG: rappresentano la maggior parte degli anticorpi, si formano soprattutto nelle fasi tardive dell’infezione e permangono in seguito (per questo sono detti “anticorpi della memoria”).
• IgM : sono gli anticorpi secreti per primi durante una risposta immunitaria.

Quando gli anticorpi si legano all’antigene, formano un complesso che può avere più funzioni: inattiva l’agente patogeno, lo marca affinché venga fagocitato (granulociti e macrofagi hanno recettori per il frammento Fc) e attiva il complemento, portando anche in questo caso alla distruzione dell’agente nocivo.

Per produrre anticorpi, i linfociti B devono essere attivati, da un lato combinando i loro recettori di membrana con l’antigene, dall’altro tramite l’intervento dei linfociti Th, i quali si legano con il complesso MHC-antigene esposto da cellule APC e iniziano uno scambio di citochine con i linfociti B. Questi segnali portano alla proliferazione di linee clonali di linfociti B, che in buona parte divengono plasmacellule (cellule secretrici di abbondanti anticorpi), e in parte in linfociti B della memoria, portando a un’immunizzazione dell’organismo nei confronti di un certo antigene (è il meccanismo che viene stimolato dai vaccini).

L’immunità cellulo-mediata avviene in seguito all’attivazione dei linfociti Tc. Sulla loro superficie sono esposti migliaia di recettori per un dato antigene: quando quest’ultimo è presentato da una APC legato al MHC, e grazie alla segnalazione di citochine a opera dei linfociti Th, le cellule Tc si moltiplicano generando linfociti Tc attivati, che distruggono le cellule bersaglio, linfociti Th e linfociti T della memoria.

Alterazioni del sistema immunitario

Il sistema immunitario può andare incontro a diversi problemi. I casi più comuni consistono in:

• Immunodeficienza: è una diminuzione dell’attività immunitaria, che può essere dovuta a fattori genetici, a denutrizione, a privazione del sonno, a malattie pregresse, a farmaci immunosoppressori o ad agenti patogeni, come l’HIV. In caso di gravi immunodeficienze il corpo non solo è più soggetto a infezioni, ma anche alla comparsa di tumori.

  

• Rigetto dei trapianti: in seguito a un trapianto d’organo, il sistema immunitario del ricevente può reagire nei confronti dell’organo trapiantato, in quanto, eccetto per i gemelli monozigoti, presentano un MHC diverso dal self. Per questo è necessaria un’accurata scelta del donatore, e le donazioni tra familiari sono meno rischiose perché di solito vi è meno differenza tra i rispettivi MHC.
• Allergie: la reazione allergica è una risposta immunitaria nei confronti di antigeni deboli (quali pollini, acari, alcuni alimenti, ecc.) che normalmente non dovrebbero dare una risposta del genere. Sono coinvolte principalmente le IgE, che attivano mastociti, cellule che liberano così granuli di istamina, potente mediatore dell’infiammazione che, nei casi più gravi e sistemici, può portare a shock anafilattico.
• Malattie autoimmuni: è una classe di malattie che sono caratterizzate dal mancato riconoscimento da parte del sistema immunitario di alcuni tipi di molecole self (diverse da malattia a malattia). In seguito a questo, il sistema immunitario aggredisce le cellule del suo stesso corpo, spesso causando gravi danni. Tra le malattie autoimmuni più comuni, si hanno il lupus eritematoso sistemico, il diabete di tipo 1 e la sclerosi multipla.
• Leucemie: nome collettivo per indicare diversi tumori del sangue, in cui si ha una proliferazione abnorme di particolari classi di cellule del sistema immunitario.