Il Sistema Immunitario

Lic. Scientifico “A. Meucci”Aprilia

Prof. Rolando Neri

Seconda parte

La risposta immunitaria acquisita

• 4. La risposta immunitaria neutralizza specifici invasori– L’immunità conferita dal sistema immunitario viene detta

immunità acquisita e si sviluppa a pieno solo in seguito all’esposizione a sostanze estranee chiamate antigeni.

– Quando entra in contatto con un antigene, il sistema immunitario risponde con un incremento del numero di cellule che attaccano direttamente gli invasori o che producono le proteine di difesa chiamate anticorpi.

L’immunità attiva

– L’immunità attiva, cioè le resistenza a uno specifico invasore, viene solitamente acquisita dopo un’infezione naturale, ma può essere innescata con una procedura medica, nota come vaccinazione.

– È anche possibile sviluppare un’ immunità passiva (per esempio acquisendo anticorpi attraverso il latte materno o da un siero contenente anticorpi specifici).

• 5. I linfociti forniscono una duplice difesa• Le cellule responsabili della risposta immunitaria sono i

linfociti: Midollo osseo Timo

Cellule staminali

Linfociti immaturi

Linfociti B

Immunità umorale

Per via sanguigna

Recettori antigenici

Per via sanguigna

Linfociti T

Immunità mediata da cellule

Linfonodi, milza e altri organi linfatici

Processo finale di maturazione dei linfociti B e T in un organo linfatico

Altre parti del sistema linfatico

Alcuni linfociti immaturi continuano a svilupparsi nel midollo osseo e si specializzano diventando linfociti B (o cellule B)

Altri passano dal midollo osseo al timo dove si specializzano, diventando linfociti T (o cellule T).

• Ogni individuo produce un enorme numero di linfociti B e T diversi; si stima che ognuno di noi ne abbia tra 100 milioni e 100 miliardi di tipi differenti, un numero sufficiente per riconoscere e attaccare praticamente tutti i tipi di antigeni che potremmo mai incontrare.

• 6. Gli antigeni hanno regioni specifiche a cui si legano gli anticorpi

• In genere, gli anticorpi riconoscono determinate regioni, i determinanti antigenici, presenti sulla superficie di un antigene.

Molecole di anticorpo A

Siti di legame per l’antigene

Antigene

Determinanti antigenici

Molecola di anticorpo B

• 7. Solo i linfociti selezionati e attivati dagli antigeni danno origine a un clone di cellule che innesca la risposta immunitaria

• Una volta all’interno del corpo, un particolare antigene attiva solo quel piccolissimo numero di linfociti che possiede un ben preciso recettore specifico.

• In seguito, tali cellule proliferano formando una popolazione di cellule geneticamente identiche (un clone) adatte per combattere quel determinato antigene.

• Le tappe della selezione clonale– Nella risposta immunitaria primaria, la selezione

clonare sviluppa cellule effettrici e cellule della memoria in grado di garantire un’immunità per tutta la vita.

– Nella risposta immunitaria secondaria, le cellule della memoria sono attivate da una seconda esposizione allo stesso antigene che induce una risposta più energica e veloce.

Risposta immunitaria primaria

Linfociti B con recettori antigenici diversi

Crescita, divisione e differenziamento di un linfocita

Molecole di anticorpi

Plasmacellule che producono anticorpi

Reticolo endoplasmatico

Cellule della memoria

Recettore antigenico (anticorpo sulla superficie cellulare)

Molecole di antigeni

2

Prima esposizione all’antigene 3

4

1

5

Molecole di antigene

6Seconda esposizione allo stesso antigene

Molecole di anticorpi

Reticolo endoplasmatico

Plasmacellule che producono anticorpi Cellule della memoria

Risposta immunitaria secondaria

• Risposta immunitaria primaria e secondaria:

Primo clone

3. I particolari recettori antigenici di una cellula B fanno sì che essa si leghi a un antigene.

4. Tale legame stimola la cellula B a dividesi rapidamente producendo un clone composto da un’enorme quantità di cellule identiche a quella originaria. Una parte di queste cellule si differenzia in plasmacellule, che secernono anticorpi liberi che vengono immessi nella circolazione sanguigna

5. Una parte di queste cellule (cellule B della memoria), invece, restano a lungo nell’organismo dopo che l’infezione si è risolta, pronte a produrre rapidamente altre cellule B dello stesso tipo se lo stesso invasore si ripresenta.

Seconda esposizione all’antigene X,

prima esposizione all’antigene Y

Prima esposizione all’antigene X

Risposta immunitaria primaria all’antigene X

Risposta immunitaria primaria all’antigene Y

Anticorpi per l’antigene Y

Anticorpi per l’antigene X

Con

cent

razi

one

di a

ntic

orpi

0 7 14 21 28 35 42 49 56

Tempo (giorni)

Risposta immunitaria secondaria

all’antigene X

Risposta immunitaria primaria e secondaria a confronto

La risposta immunitaria secondaria avviene più velocemente delle risposta immunitaria primaria.

Il grafico mostra il livello di anticorpi nel sangue in funzione del tempo in occasione della prima esposizione a un determinato antigene e di una successiva esposizione allo stesso antigene.

• 8. Gli anticorpi sono le «armi» dell’immunità umorale

– I linfociti B sono le cellule coinvolte nell’immunità umorale.

– Le plasmacellule, cioè le cellule effettrici prodotte per selezione clonale, fabbricano e secernono gli anticorpi, le proteine che hanno la funzione di «armi» molecolari di difesa.

Catena leggera

Catena pesante

C

C

V

VV

C

V

C

Siti di legame per l’antigene

• Ogni molecola di anticorpo ha un sito di legame per l’antigene, cioè una regione responsabile della funzione di riconoscimento e di legame con l’antigene.

Neutralizzazione Agglutinazione di cellule

Precipitazione di antigeni in soluzione

Attivazione del complemento

Lisi della cellulaFagocitosi

Virus

Batterio

Batteri

Molecole di antigeni

Molecole del complemento

Cellula estranea Foro

Macrofago

Favoriscono la Porta alla

• 9 Gli anticorpi individuano quali antigeni devono essere distrutti

• Gli anticorpi promuovono l’eliminazione dell’antigene attraverso diversi meccanismi.

Il legame tra anticorpi e antigeni inattiva gli antigeni tramite

• 10. Il sistema immunitario si basa sulle nostre «impronte» molecolari– La capacità del sistema immunitario di riconoscere le

molecole appartenenti al proprio organismo, ossia di distinguere il self dal non self, permette di combattere molecole estranee senza danneggiare le proprie.

– Le cellule di ogni persona hanno sulla membrana particolari glicoproteine self che costituiscono le impronte molecolari (fingerprint) e contrassegnano le cellule del corpo rendendole inattaccabili dai propri linfociti.

11. Gli anticorpi monoclonali sono armi efficaci sia nella ricerca biologica sia nella terapia medica.

Antigene iniettato nel topo

Cellule tumorali in un terreno di coltura

Linfociti B (prelevati dalla milza)

Cellule tumorali

Cellule fuse insieme per produrre cellule ibride

Una cellula ibrida viene posta in un terreno di coltura

Anticorpo

Coltura di cellule ibride che producono anticorpi monoclonali

– Gli anticorpi monoclonali sono particolarmente utili nelle diagnosi medica.

– Con gli anticorpi monoclonali sono anche stati ottenuti risultati incoraggianti nel trattamento di diverse malattie, incluso il cancro.

Gli anticorpi monoclonali sono prodotti fondendo una cellula tumorale con un normale linfocita B: la cellula ibrida produce molecole di anticorpi specifici per un singolo determinante antigenico.

• 12. I linfociti T helper organizzano la difesa mediata da cellule e favoriscono l’immunità umorale

• Ci sono almeno due tipi principali di linfociti:• i linfociti T citotossici, che attaccano le cellule infettate da

agenti patogeni;• i linfociti T helper, che svolgono molteplici funzioni nella

risposta immunitaria, coadiuvando l’attività dei linfociti T citotossici e dei macrofagi e stimolando i linfociti B a produrre anticorpi.

L’immunità mediata da cellule

– Tutto il sistema immunitario mediato da cellule e gran parte di quello umorale dipendono dalla precisa interazione tra le cellule APC e i linfociti T helper.

– Questa interazione attiva i linfociti T helper che, a loro volta, possono poi andare ad attivare altre cellule del sistema immunitario.

– I linfociti T helper riconoscono e si legano al complesso self-non self esposto sulla superficie di una cellula APC.

– I linfociti T helper attivati promuovono la risposta immunitaria in molti modi e possono attivare i linfociti T citotossici e i linfociti B.

– Le cellule APC o cellule dendritiche, sono cellule che presentano gli antigeni al sistema immunitario.

Microbo

Macrofago

Antigene prodotto dal microbo non self

1

Proteina self (proteina MHCdi classe II)

23

4

Cellula APC Interleuchina-1 (partecipa all’azione del

linfocita T helper)

Linfocita T helper

Interleuchina-2 partecipa all’attivazione di altri linfociti T e B

Interleuchina-2 partecipa all’attivazione di altri linfociti T e B

Immunità umorale (secrezione di anticorpi da parte delle plasmacellule)

Linfocita T citotossico

Immunità mediata da cellule (attacca le cellule infette)

Sito di legame per l’antigene

Sito di legame per la proteina self

Linfocita BComplesso self-non self

Recettore del linfocita T

• Attivazione di un linfocita T helper e suo ruolo nell’immunità:

1. Una cellula dendritica ingloba un microbo e lo frammenta in tanti pezzi.

2. – 3. Alcuni frammenti, che rappresentano altrettanti antigeni, si legano ai recettori della cellula dendritica e vengono esibiti sulla superficie cellulare; la cellula così diventa un APC, cioè una cellula che presenta antigeni al sistema immunitario .

4. Una cellula T helper si lega all’APC

continua

Microbo

Macrofago

Antigene prodotto dal microbo non self

Proteina self (proteina MHCdi classe II)

5 6

7

Cellula APC Interleuchina-1 (partecipa all’azione del

linfocita T helper)

Linfocita T helper

Interleuchina-2 partecipa all’attivazione di altri linfociti T e B

Interleuchina-2 partecipa all’attivazione di altri linfociti T e B

Immunità umorale (secrezione di anticorpi da parte delle plasmacellule)

Linfocita T citotossico

Immunità mediata da cellule (attacca le cellule infette)

Sito di legame per l’antigene

Sito di legame per la proteina self

Linfocita BComplesso self-non self

Recettore del linfocita T

• Attivazione di un linfocita T helper e suo ruolo nell’immunità:

5. Le cellule T helper che sono state attivate non solo si duplicano, ma secernono anche una proteina, chiamata interleuchina-2, che stimola la produzione e l’attivazione delle cellule T e B .

6. – 7. Questo legame attiva la cellula T, stimolando la produzione di ulteriori cellule T (nelle varietà T helper e T killer) e quella di altre cellule immunitarie.

13. L’AIDS distrugge i linfociti T helper lasciando il corpo privo di difeseIl virus dell’AIDS può eliminare i linfociti T helper dell’organismo compromettendo drasticamente la sua capacità di combattere le infezioni.

Colo

nizz

ata

EM 7

000

3 Lisi della cellula infettata1 Il linfocita T citotossico si lega alla cellula infettata

2 La perforina produce fori nella membrana della cellula infettata

Complesso self-non self

Cellula infettata

Linfocita T citotossicoMolecola

di perforina

Antigene estraneo

Enzima che può indurre l’apoptosi

Formazione del foro

14 I linfociti T citotossici uccidono le cellule infette

I linfociti T citotossici si legano alle cellule infettate, che presentano sulla loro membrana frammenti del virus o del microrganismo patogeno (cioè l’antigene), e le distruggono forandone la membrana, oppure secernendo mediatori chimici che inducono le cellule infette all’apoptosi.

• 15 I linfociti T citotossici possono prevenire il cancro

Col

oniz

zata

SE

M 4

370X

I linfociti T citotossici possono difendere l’organismo dai tumori maligni nello stesso modo in cui lo difendono dai microbi.

• 16 Un funzionamento scorretto del sistema immunitario può provocare disturbi e malattie– Le malattie autoimmuni insorgono quando il sistema

immunitario «fa confusione» e reagisce contro le molecole del proprio corpo.

– Le persone affette da malattie da immunodeficienza sono prive di uno o più componenti del sistema immunitario.

– Un lieve indebolimento del sistema immunitario può derivare anche da stress fisici ed emotivi.

– Le allergie sono causate da una sensibilità anomala ad antigeni presenti nel nostro ambiente, chiamati allergeni.

Linfocita B (plasmacellua)

Determinante antigenico

1 Allergene (granulo pollinico)

2 I linfociti B producono anticorpi

3 Gli anticorpi si attaccano al mastocita

Sensibilizzazione: esposizione iniziale all’allergene

Mastocita

Istamina

4 L’allergene si lega agli anticorpi del mastocita

5 Viene liberata istamina che causa i sintomi dell’allergia

Successiva esposizione allo stesso allergene

• Le due fasi di una reazione allergica:

Gli allergeni sono quasi sempre, anche se non necessariamente, sostanze prodotte da esseri viventi. Quelli più comuni derivano da pollini, da alcuni alimenti, dal pelo di certi animali e dagli acari della polvere.

Quando l’invasore attacca le linee difensive