Il sistema immunitario: una visione d’insieme

Il sistema immunitario

Quando si parla di sistema immunitario possiamo immaginare una sorta di esercito pronto a combattere per difendere il proprio territorio, in questo caso il corpo umano. Alla base di questa continua lotta c’è il riconoscimento da parte del nostro organismo delle molecole self e non self. Le molecole self sono quelle che compongono il nostro organismo, riconosciute quindi come parte integrante di esso, le molecole non self vengono invece identificate come estranee e combattute quindi dai nostri soldati. Tra queste ultime rientrano in particolare gli antigeni, classe di molecole che, legandosi a specifici recettori, innescano una risposta immunitaria. Essi, oltre a dover essere estranei al nostro organismo, devono possedere altre due caratteristiche fondamentali: alto peso molecolare e complessità strutturale.

Immunità adattativa o immunità innata?

Normalmente, al fine di semplificare lo studio del sistema immunitario, si preferisce fare una distinzione immaginaria tra la cosiddetta immunità adattativa e immunità innata. Come si può intuire facilmente dal nome, l’immunità innata è l’immunità ancestrale, ovvero quell’immunità che si è sviluppata e perfezionata nel corso dell’evoluzione e che rappresenta la prima linea di difesa del nostro esercito. Essa è inoltre capace di riconoscere un numero molto limitato di recettori, mediante sensori codificati da geni già presenti nelle cellule germinali ed espressi in tutti i tipi di cellule.

L’immunità adattativa invece, presente solo nei vertebrati, agisce come seconda linea di difesa in quanto bisognosa di un certo periodo di tempo per agire dal momento del contatto con l’agente infettante. A differenza dell’immunità innata mantiene però una memoria ed è capace di riconoscere un elevato numero di configurazioni molecolari presenti negli agenti di infezione.

Probabilmente la situazione risulta essere ancora confusa, entriamo quindi più nel dettaglio e spieghiamo in cosa consistono le caratteristiche appena citate e riassunte nella tabella sottostante.

Tabella di confronto tra l’immunità innata e adattativa
Figura 1 – Tabella di confronto tra l’immunità innata e adattativa

Immunità innata

Abbiamo detto che l’immunità innata è la nostra prima linea di difesa contro i patogeni esterni; è presente fin dalla nascita e si trova in tutti gli organismi viventi.

Essa può essere divisa a sua volta a seconda se la protezione che fornisce è del tipo chimico-fisica o biologica. La protezione chimico-fisica comprende: barriere fisiche (quali rivestimenti come la cute o fluidi come la saliva e le lacrime) e proteine antimicrobiche interne. La protezione biologica riguarda invece una serie di cellule facenti parte del gruppo dei globuli bianchi.

Protezioni chimico-fisiche

Le barriere fisiche sono sicuramente le più semplici da spiegare, si tratta infatti di semplici barriere che impediscono l’avanzata dei patogeni nei layer sottostanti.
Per quanto riguarda la cute, se integra, essa costituisce una perfetta barriera per l’entrata dei microrganismi grazie anche alla presenza delle giunzioni strette. Inoltre, il ricambio continuo degli strati epidermici più esterni, permette l’eliminazione degli agenti che risiedono normalmente su di essa.

Fluidi invece come lacrime e saliva possono attaccare direttamente gli agenti patogeni grazie a specifiche sostanze contenuti in essi. Ritroviamo ad esempio il ben noto lisozima, responsabile della rottura della parete dei Gram +.

Una volta superate le barriere anatomiche, gli agenti infettanti si trovano di fronte a nuove linee di difesa costitutive, tra queste le proteine. Ricordiamo in particolar modo gli interferoni, la cui azione ostacola l’attività degli m-RNA virali, e il sistema del complemento. Quest’ultimo è costituito da una serie di proteine la cui attivazione a cascata svolge una moltitudine di funzioni biologiche tra cui la lisi batterica e l’attivazione della chemiotassi dei neutrofili.

Sintesi delle diverse funzioni svolte dal sistema del complemento
Figura 2 – Sintesi delle diverse funzioni svolte dal sistema del complemento

Protezione biologica

Una volta superate le barriere fisiche e chimiche è la volta dei globuli bianchi. In particolare, quelli coinvolti nell’immunità innata sono:

  • Monociti (che diventano macrofagi e cellule dendritiche)
  • Granulociti (neutrofili, eosinofili, basofili)
  • Cellule natural killer (NK)
Le diverse cellule facenti del gruppo dei globuli bianchi
Figura 3 – Le diverse cellule facenti del gruppo dei globuli bianchi.

I monociti e macrofagi, i granulociti e le cellule dendritiche formano nel loro insieme i fagociti, ovvero cellule specializzate nella fagocitosi. La fagocitosi è il processo mediante il quale l’invasore viene inglobato nella cellula in vescicole dette fagosomi, e poi distrutto. I meccanismi con cui questo avviene sono di vario tipo, come ad esempio l’uso di superossidi e acidificazione.

Le cellule natural killer (NK) invece, forniscono protezione contro i microrganismi intracellulari, individuando la cellula e uccidendola.

Immunità adattativa

Una volta superata l’immunità innata può svilupparsi anche l’immunità adattativa, attivata dalle stesse cellule che abbiamo visto precedentemente.

Anche in questo caso possiamo distinguere l’immunità adattativa in cellula-mediata e umorale a seconda se l’antigene sia endogeno o esogeno rispettivamente.

Nel caso di antigeni esogeni, vengono attivati i linfociti B, che una volta differenziati in plasmacellule, producono anticorpi. Ogni anticorpo lega e agisce su uno specifico antigene.

Quando l’antigene è di tipo endogeno intervengono invece i linfociti T. Essi si differenziano in 3 tipi: cellule helper, linfociti T citotossici e linfociti T suppressor. Le cellule helper aiutano sia la risposta umorale, attivando i linfociti B, sia la risposta cellula-mediata, attivando i linfociti citotossici. Questi ultimi invece fungono da soldati e si occupano di eliminare tramite lisi le cellule infette. Infine, i suppressor evitano una risposta immunitaria troppo intensa, inattivando alcune cellule.

In entrambi i casi vediamo svilupparsi quella che viene chiamata memoria: i linfociti T e B producono sia cellule attive, che intervengono nella risposta immunitaria, sia cellule inattive che rimangono di riserva nell’eventualità di una nuova infezione.

In questa figura è possibile osservare le diverse funzioni dei linfociti T e B
Figura 4 – In questa figura è possibile osservare le diverse funzioni dei linfociti T e B.

Gli anticorpi

Gli anticorpi sono molecole appartenenti al gruppo delle immunoglobuline, proteine divise in cinque classi a seconda della struttura chimica e funzione (igG, igA, igM, igD e igE). Le immunoglobuline si trovano nella membrana delle cellule B immature e fungono da recettori per l’antigene. Quando un antigene che “corrisponde” all’immunoglobulina si lega ad essa, il linfocita prolifera e forma le plasmacellule che producono anticorpi.

Un anticorpo è formato da 4 catene polipeptidiche: due pesanti e due leggere a formare la tipica struttura a Y. Alle due estremità della Y si trovano due regioni dette variabili, che corrispondono al sito di legame per gli antigeni e variano da un anticorpo all’altro. Una seconda parte viene invece definita costante ed è comune ad ogni classe di immunoglobuline.

In questa figura è possibile osservare le diverse funzioni dei linfociti T e B
Figura 5 – Struttura schematizzata di un anticorpo. È possibile osservare la tipica forma a Y con le due parti variabili e la parte costante. (Credit: https://www.msdmanuals.com)

Una volta prodotti gli anticorpi, essi si dirigono verso il sito di infezione per legarsi agli antigeni presenti sulla superficie degli invasori. Una volta effettuato il legame un anticorpo può agire in diversi modi:

  1. Aumento della fagocitosi: l’anticorpo una volta attaccato al patogeno agisce come un marcatore che attira i fagociti. Inoltre, la sua presenza rende più facile l’ingestione e quindi il processo di fagocitosi.
  2. Attivazione del sistema del complemento: il complesso anticorpo-antigene può attivare il sistema del complemento con conseguente lisi dei batteri.
  3. Neutralizzazione di tossine: alcune tossine prodotte dai batteri (come ad esempio i batteri del tetano, difterite e botulino) possono essere neutralizzate tramite il legame con l’antigene.
  4. Neutralizzazione dei virus: l’anticorpo può, legandosi a specifiche proteine virali, impedire l’attacco del virus al recettore cellulare.
  5. Agglutinazione delle cellule: il legame antigene-anticorpo favorisce l’agglutinazione dei patogeni che vengono fagocitati rapidamente.

Il sistema immunitario, una visione d’insieme

Arriviamo infine a riassumere quanto detto finora. Il nostro sistema immunitario è formato da un insieme di meccanismi complessi atti a difendere il nostro organismo dagli agenti esterni. Per renderne più semplice lo studio si preferisce dividere l’immunità in innata a e adattativa. L’immunità innata comprende barriere fisiche, chimiche e biologiche che intervengono come prima linea di difesa. L’immunità adattativa invece interviene in un secondo momento e viene attivata dalla stessa immunità innata. Le cellule protagoniste di quest’ultima sono i linfociti T e B che, a differenza dei globuli bianchi presenti nell’immunità innata, possono riconoscere una moltitudine di molecole diverse e dare una risposta specifica. In realtà questa divisione è puramente formale, il sistema immunitario è infatti formato da meccanismi strettamente correlati tra loro e le stesse cellule presenti in un’immunità intervengono anche nell’altra.

In questa figura possiamo osservare quali cellule intervengono nell'immunità innata e quali nell'immunità adattative. Come si può notare tra queste alcune rientrano in entrambe le categorie.
Figura 6 – In questa figura possiamo osservare quali cellule intervengono nell’immunità innata e quali nell’immunità adattative. Come si può notare tra queste alcune rientrano in entrambe le categorie.

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