Risposta immunitaria contro Streptococcus pneumoniae: immunità innata ed adattativa

Con l’inverno alle porte e in occasione della giornata mondiale dedicata alla Polmonite [indetta dal WHO (World Health Organization) il 12 novembre] torniamo a parlare di polmonite e della risposta immunitaria contro Streptococcus pneumoniae, il principale protagonista.

In particolare in questo articolo si descriverà uno schema della risposta immunitaria contro Streptococcus pneumoniae, cioè come l’immunità innata ed adattativa combattono insieme quest’infezione polmonare.

Figura 1 – Linee guida del WHO nella prevenzione dell’insorgenza di polmoniti, in occasione della giornata mondiale dedicata alla polmonite. Adattato da https://www.who.int/.

Che cos’è la Polmonite?

La polmonite è un’infiammazione delle sacche d’aria nei polmoni (alveoli) e nel tessuto circostante. Spesso porta a un’improvvisa febbre alta, la sensazione di essere molto malato, una tosse e mancanza di respiro.

In individui immunocompetenti, cioè in buona salute e con un Sistema immunitario perfettamente funzionante, l’infezione si risolve in poche settimane. Ma sono gli individui immunocompromessi, cioè con una risposta immunitaria molto debole, bambini o anziani ad essere più a rischio, infatti in tali individui può essere addirittura mortale.

Poiché la polmonite è generalmente causata da batteri, generalmente può essere trattata efficacemente con antibiotici. Bisogna ricordare che per i piccoli e per gli individui immunocompromessi è consigliata la vaccinazione.

Cause della Polmonite

La polmonite è generalmente causata da batteri, più frequentemente da batteri chiamati pneumococchi (il principale protagonista è Streptococcus pneumoniae).

A volte, sono coinvolti anche altri tipi di batteri come Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae, Klebsiella pneumoniae.

È meno comune che la polmonite sia causata da virus, aggravate sicuramente da virus influenzali. Ancora più rara è la polmonite causata da funghi. Sia virus che funghi possono causare polmoniti soprattutto in individui già immunocompromessi.

L’infezione si propaga mediante goccioline di saliva (dette flügge) o cibo e dalla bocca passare alle vie respiratorie e solo in casi più gravi nel flusso sanguigno, generando sepsi.

Curiosità: la polmonite oltre ad essere causata da microrganismi, può essere causata in casi molto rari, anche da radiazioni, sostanze velenose per inalazione, reazioni allergiche o problemi di circolazione nei polmoni.

Polmonite e Sistema immunitario

Come il nostro organismo combatte le infezioni che causano la polmonite dovuta da S. pneumoniae?

Schema della risposta immunitaria contro S.pneumoniae. Immunit
Figura 2 – Schema della risposta immunitaria contro S.pneumoniae.
Adattato da T Cell–Mediated Host Immune Defenses in the Lung. Kong Chen and Jay K. Kolls. Annu Rev Immunol. 2013

Il sistema immunitario è costituito da una vasta gamma di meccanismi di difesa tra cui il complemento, clearance mucociliare, fagociti, anticorpi (immunità innata) e cellule T effettrici (immunità adattativa). Le difese precoci non specifiche del sistema immunitario innato sono fondamentali per la prevenzione e il rallentamento delle infezioni, concedendo il tempo necessario allo sviluppo della risposta immunitaria adattativa.

L’immunità innata

L’immunità innata comporta risposte immunitarie non specifiche: cellule e recettori riconoscono le particelle estranee e suscitano risposte immunitarie per eliminare gli invasori che possono essere dannosi per l’ospite. Le risposte immunitarie innate correlate alle cellule contro l’infezione da pneumococco includono:

  • Mucosa e cellule polmonari epiteliale, che formano una prima barriera tissutale data anche dalla produzione di muco.
  • Le cellule fagocitiche dell’immunità innata, tra cui i neutrofili, che producono granuli, in grado di distruggere le pareti cellulari dei patogeni uccidendoli.
  • Macrofagi: sono cellule fagocitiche che ingoiano e uccidono direttamente S. pneumoniae. Queste cellule possono reclutare altre cellule immunitarie, come i neutrofili attraverso la segnalazione di citochine, e rimuovere i neutrofili morti e altre cellule attraverso la fagocitosi e l’apoptosi. L’attivazione dei macrofagi dovuta alla presenza di S. pneumoniae dipende da molecole presenti sulla superfice di queste cellule, dette Pattern Recognition Receptors (or PRRs).
  • PRR: questi recettori si trovano sulle superfici delle cellule ospiti che riconoscono i PAMP (Pathogen-associated molecular patterns, strutture presenti in batteri e virus) e possono essere localizzati sia all’interno della cellula  o essere secreti da essi. Molti di questi sono necessari per la virulenza nei patogeni. Esistono due tipi principali di recettori che partecipano alla risposta immunitaria dell’ospite allo pneumococco: i Tall like receptors (TLR) e nucleotide-binding oligomerization domain (NOD)-like receptors (NLRs).

L’immunità adattativa

Le risposta immunitaria adattiva si manifesta dopo alcuni o diversi giorni dall’infezione. Le cellule coinvolte rispondono agli antigeni specifici dei patogeni. L’immunità adattativa può anche essere suddivisa in due tipi di risposte: umorale e cellulo-mediata.

L’immunità umorale

L’immunità umorale coinvolge le cellule B attivate dagli antigeni e la produzione di anticorpi specifici degli antigeni. L’immunità mediata dalle cellule coinvolge anche le cellule T, tra cui l’attivazione delle cellule T e il reclutamento mediato dalle cellule T, che comporta l’attivazione di altre cellule immunitarie che possono uccidere direttamente il patogeno.

La  risposta umorale contro lo pneumococco è mediata dalle immunoglobuline di tipo A (IgA), prodotte dai linfociti B e presenti nelle mucose del naso e della saliva immediatamente dopo la colonizzazione da S. pneumoniae. Le IgA secretorie sono importanti per opsonizzare, cioe’ ricoprire il batterio e promuoverne la fagocitosi da parte dei macrofagi. A questo punto un altro meccanismo tipico dell’immunità innata entra in gioco, il sistema del complemento, che viene attivato attraverso una cascata C3-dipendente in risposta all’infezione da S. pneumoniae. Inoltre, come ponte verso l’immunità adattativa, C3 porta quindi all’attivazione delle cellule B attraverso i recettori del complemento.

La risposta cellulo-mediata

Durante la risposta cellulo-mediata, i linfociti T migrano verso il timo per maturare differenziandosi in cellule T mature helper (CD4 +) e citotossiche (CD8 +).

Qua le cellule fagocitiche, che hanno inglobato lo pneumococco, distruggono l’agente patogeno e le componenti in cui è stato ridotto il batterio (chiamati peptidi antigenici) sono “caricati” su molecole, dette Major Histocompatibility Complex di tipo II (MHC II) che le trasportano sulla superficie extracellulare. queste cellule sono chiamate cellule presentanti l’antigene (APC).

Nell’infezione da pneumococco, le cellule T CD4 + sono attivate dalle APC e stimolate tramite molecole di co-stimolazione. Una volta attivate, le cellule T helper si differenziano in altre sottopopolazioni (Th1 and Th2) che stimolano una risposta immunitaria producendo citochine, come l’interferone gamma (IFN-γ), in grado di reclutare altre cellule immunitarie come i macrofagi. Le cellule helper Th2 rilasciano citochine IL-4 e sono orientate a facilitare una risposta immunitaria umorale interagendo con le cellule B e favorendo la produzione di anticorpi. Le cellule T citotossiche uccidono direttamente le cellule infette.

Inoltre, dopo l’attivazione delle cellule T e B, possono differenziarsi in cellule B e T di memoria in grado di fornire un’eliminazione più rapida nell’infezione ricorrente.

Un ruolo importante è svolto da un’altra sottopopolazione di cellule T-helper 17 (Th17) e cellule T regolatorie (Tregs) sono anche molto importanti per le infezioni da pneumococco. Le cellule Th17 rilasciano la citochina IL-17 che è pro-infiammatoria. L’IL-17 recluta e attiva macrofagi, monociti e neutrofili nei siti di infezione e promuove la clearance dello pneumococco.

Inoltre, un’altra fonte di IL-17, ma anche di TNF-a (altra citochina chiave nella lotta alle infezioni) sono le cellule T gamma delta, altre protagoniste dell’immunità mucosale, che combattono al fianco dei Th17 contro S. pneumoniae.

Conclusione

In questo articolo è stato spiegato brevemente come la risposta immunitaria innata ed adattativa combattono insieme lo S. pneumoniae in individui immunocompetenti, ovvero in individui adulti ed in buona salute. Questi meccanismi sono invece compromessi in individui anziani, in bambini che non hanno ancora maturato una risposta immunitaria ed in individui affetti da altre infezioni o patologie autoimmuni.

Bibliografia

  • Streptococcus pneumoniae’s Virulence and Host Immunity: Aging, Diagnostics, and Prevention. Lavida R. K. Brooks and George I. Mias. Front Immunol. 2018.
  • T Cell–Mediated Host Immune Defenses in the Lung. Kong Chen and Jay K. Kolls. Annu Rev Immunol. 2013
  • Humoral Immune Responses to Streptococcus pneumoniae in the Setting of HIV-1 Infection. Lumin Zhang et al., Vaccine. 2015.
  • https://www.who.int/.

Commenta per primo

Rispondi