Il sistema immunitario 1 (PDF) - Il sito della QUARTA A

III. IL SISTEMA IMMUNITARIO
0) Che cos’è il sistema immunitario?
Il sistema immunitario serve a proteggere il corpo da tutti gli agenti patogeni, capaci
cioè di provocare una malattia. Le cellule funzionalmente più importanti del sistema
immunitario sono due classi di globuli bianchi, i macrofagi, che fanno parte dei
fagociti, e i linfociti, a loro volta distinguibili in linfociti B,T e NK.
Dato che le cellule del sistema immunitario circolano nel sangue e nella linfa, il sistema
immunitario è strettamente connesso sia con l’apparato circolatorio sia con il sistema
linfatico; per di più, i linfociti e i macrofagi derivano, come i globuli rossi, da cellule
staminali nel midollo osseo, anche se alcuni di essi compiono il loro processo di
maturazione in altri organi, come la milza, il timo e i linfonodi.
La funzione protettiva svolta dal sistema immunitario nei vertebrati si esplica
attraverso tre processi fondamentali:
1. Il riconoscimento.
Le cellule del sistema immunitario sono in grado di riconoscere gli invasori
esterni identificando particolari configurazioni di molecole presenti sulla
superficie delle cellule o delle molecole estranee: sono, cioè, capaci di
distinguere il self (le cellule e le molecole prodotte dall’organismo a cui
appartengono) dal nonself (le molecole e le cellule provenienti dall’esterno);
2. La comunicazione.
Le cellule del sistema immunitario comunicano tra loro: per esempio, certi
globuli bianchi, dopo aver riconosciuto un invasore, inviano segnali ad altri
globuli bianchi, che iniziano una serie di attività che contribuiscono a
combatterlo;
3. L’eliminazione.
Gli invasori vengono eliminati in vario modo: per esempio, vengono marcati con
proteine specifiche che li destinano alla distruzione, o vengono direttamente
aggrediti da globuli bianchi specializzati.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 1

Tuttavia, prima ancora di incontrare il sistema immunitario, l’intruso deve
neutralizzare numerosi dispositivi che schermano l’ospite, costituendo la prima linea
delle nostre difese organiche. Si tratta di meccanismi protettivi che non sono
specificamente mirati contro un microbo preciso, ma costituiscono barriere
meccaniche, chimiche e cellulari efficaci contro qualsiasi materiale estraneo. Per
questo loro “sparare a vista”, tali difese vengono indicate collettivamente come
meccanismi protettivi aspecifici.
La seconda strategia adottata dall’organismo è quella delle difese specifiche, e
fornisce protezione contro invasori particolari, nel senso che una difesa specifica può
proteggere dall’infezione apportata da un certo tipo di batterio, ma ignorare l’attacco
sferrato da altri batteri o da un virus.
Le difese specifiche sono strettamente legate alla capacità, propria del sistema
immunitario, di sviluppare una memoria degli invasori già affrontati. Tali difese danno
luogo a uno stato di protezione a lungo termine, denominato resistenza specifica,
meglio noto come immunità.
In genere i meccanismi di difesa non specifica sono più rapidi, ma non così efficaci
come le difese specifiche nella protezione contro le malattie.
Un termine in cui ci imbatteremo più volte nelle pagine che seguono è antigene, che
indica qualsiasi sostanza estranea che susciti una reazione del sistema immunitario.
Una cellula batterica è, ovviamente, un materiale estraneo; tuttavia, a innescare la
reazione immunitaria nell’uomo sono alcune proteine presenti sulla sua superficie. In
generale, gli antigeni sono molecole, di solito proteine o catene polipeptidiche, che
fanno parte di un corpo estraneo. Un singolo microrganismo invasore può però anche
“presentare” più di un antigene al sistema immunitario.
Il sistema immunitario effettua la propria funzione affidandosi a diversi tipi di cellule
e di proteine. Ai fini della funzione immunitaria, sono essenziali diverse varietà di
globuli bianchi (o leucociti).
La Tabella 2.2 elenca alcune delle cellule e delle proteine coinvolte nella difesa
dell’organismo umano.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 2

1) Le difese non specifiche: la prima linea di difesa
Nel suddividere le funzioni del sistema immunitario in difese specifiche e aspecifiche,
è logico cominciare da quelle aspecifiche, dato che costituiscono la prima linea
difensiva messa in atto dall’organismo. Ecco un elenco delle difese aspecifiche:
Le barriere fisiche;
I fagociti;
La sorveglianza immunologia;
Gli interferoni;
Il complemento;
L’infiammazione;
La febbre.
In genere le difese aspecifiche impediscono e limitano la diffusione dei microrganismi
o delle sostanze pericolose, le cosiddette tossine, che essi secernono.
Le barriere fisiche:
La strategia più evidente messa in atto dal nostro corpo per proteggersi da batteri,
virus e altri microrganismi pericolosi è di impedire loro di penetrare nei tessuti
viventi. Infatti per causare un danno, un organismo patogeno (un microrganismo
responsabile di una malattia) deve penetrare nei tessuti dell’organismo, cioè deve
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 3

attraversare un epitelio, ossia il tipo di tessuto che riveste le superfici esposte del
corpo.
La copertura epiteliale della cute ha molti strati, oltre a un rivestimento
impermeabilizzante di cheratina e una rete di giunzioni che legano strettamente
assieme le membrane di cellule adiacenti.
La superficie esterna del corpo è anche protetta dai capelli, dai peli e dalle secrezioni
ghiandolari, che offrono una certa protezione contro le abrasioni, soprattutto sul
cuoio capelluto. Le secrezioni delle ghiandole sebacee e sudoripare si riversano sulla
superficie della cute, esercitando un’azione dilavante nei confronti di microrganismi e
agenti chimici potenzialmente pericolosi. Alcune secrezioni contengono anche sostanze
battericide e nelle lacrime e nella saliva sono presenti enzimi litici, come il lisozima.
La pelle forma sulla superficie corporea uno strato relativamente
inattaccabile, almeno finché resta integra.
I tessuti epiteliali che rivestono gli organi cavi dei sistemi digerente, respiratorio,
urinario e riproduttivo sono più delicati, ma costituiscono difese ugualmente
efficienti. La maggior parte delle superfici del tratto digerente sono rivestite di
muco, nel quale i microbi restano invischiati, e lo stomaco contiene una secrezione
acida in grado di distruggere molti potenziali patogeni; il muco si muove anche lungo il
rivestimento del tratto respiratorio; l’urina lava le vie urinarie, e le secrezioni
ghiandolari svolgono la stessa funzione nel tratto riproduttivo.
I fagociti e l’infiammazione:
Se un batterio o un altro microrganismo patogeno si fa strada attraverso la superficie
corporea e raggiunge i tessuti, incontrerà molto probabilmente una cellula fagocitaria
(un fagocita).
I fagociti sono cellule in grado di ingerire altre cellule o loro frammenti, o altre
particelle e di distruggerli; per mezzo della fagocitosi, essi rimuovono dai tessuti non
solo parti di cellule ormai logore dello stesso organismo, ma anche microrganismi
patogeni. Esistono due grandi classi di fagociti:
I microfagi.
Sono globuli bianchi denominati neutrofili e eosinofili; sebbene normalmente
si trovino nel sangue, questi fagociti possono abbandonare la circolazione
sanguigna e penetrare nei tessuti che abbiano subíto una lesione o nei quali
sia in corso un’infezione.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 4

I macrofagi.
Sono grandi cellule che derivano da globuli bianchi denominati monociti; quasi
tutti i tessuti dell’organismo ospitano macrofagi residenti o di passaggio.
Le cellule fagocitarie sarebbero di poco aiuto se non potessero raggiungere le zone
dove la loro presenza è necessaria. La strategia con la quale il nostro organismo attrae
queste ed altre cellule nelle zone a rischio, come una ferita infetta, si chiama
infiammazione.
L’infiammazione è una risposta tissutale localizzata alle lesioni. Essa produce una ben
nota sensazione di gonfiore, arrossamento, calore e dolore, e può essere generata da
qualsiasi agente o evento che uccida le cellule o danneggi il tessuto connettivo lasso.
Quando sono stimolate da un danno tissutale locale, alcune cellule connettivali
denominate mastcellule liberano nel fluido interstiziale speciali mediatori, l’istamina e
l’eparina, che innescano il processo dell’infiammazione.
Queste sostanze chimiche fanno dilatare localmente i vasi sanguigni, determinando
l’arrivo di una maggior quantità di sangue (con le cellule di difesa) nella regione
interessata. Le sostanze liberate attraggono inoltre i fagociti, facendoli concentrare
nella regione della ferita o dell’infezione.
Le cellule e il liquido usciti dai vasi dilatati spesso si accumulano a formare una pasta
giallastra, il pus.
La figura illustra i diversi eventi che si verificano nel corso di un’infiammazione
cutanea. Essi servono a rallentare la diffusione dei microrganismi in siti distanti dalla
lesione di ingresso, a prevenire la penetrazione di altri patogeni e a mettere in moto
un’ampia gamma di difese per sopraffare gli invasori e riparare in modo permanente il
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 5

tessuto (un processo denominato rigenerazione). Si noti che uno degli ultimi eventi del
processo infiammatorio è la “attivazione di difese specifiche”, che verranno trattate
in seguito.
La sorveglianza immunologica
In genere il sistema immunitario ignora le cellule normali dei tessuti dell’organismo, ma
attacca e distrugge quelle anormali. Il costante monitoraggio dei tessuti normali è
denominato sorveglianza immunologica. Questo fenomeno vede principalmente
coinvolto un tipo di cellula nota come cellula (o linfocita) NK, dove NK sta per “natural
killer”: è una particolare varietà di linfocita.
Le cellule NK sono sensibili alla presenza di antigeni sulle cellule dell’organismo. In
effetti, questi antigeni rappresentano un segnale come “Questa membrana plasmatica
è anormale”. Quando le cellule NK si imbattono in questi antigeni, presenti su una
cellula cancerosa o infetta da un virus, la uccidono secernendo determinate proteine
che ne perforano e distruggono la membrana.
Come mai allora ci si ammala di cancro? Purtroppo alcune cellule cancerose eludono
questa sorveglianza, per cui si moltiplicano e si diffondono senza interferenze da
parte delle cellule NK.
Gli interferoni:
Gli interferoni sono piccole proteine emesse da linfociti e macrofagi attivati e dalle
cellule dei tessuti infettati dai virus. Questa sostanza si lega alla superficie delle
cellule vicine, ancora non infette, e le induce a produrre proteine antivirali che
impediranno al virus di replicarsi utilizzando il loro apparato biosintetico. Spesso
questa reazione è sufficiente ad arrestare la diffusione del virus. Gli interferoni
stimolano anche i macrofagi e le cellule NK a entrare in azione.
Il complemento:
Con il termine di complemento ci si riferisce a un gruppo di proteine del sangue che
“complementa”, o supplementa, l’azione degli anticorpi. L’attivazione del complemento
potenzia la fagocitosi, distrugge le membrane dei microrganismi invasori (batteri) e
promuove l’infiammazione.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 6

La febbre:
Per febbre si intende un prolungato rialzo della temperatura corporea su valori
superiori a 37°C.
L’ipotalamo contiene gruppi di cellule nervose che regolano la temperatura corporea e
agiscono come termostato dell’organismo. I macrofagi, i patogeni e le tossine
batteriche sono fra gli agenti che possono “resettare” il termostato e causare un
rialzo della temperatura corporea. Entro certi limiti, una febbre può essere benefica,
poiché un rialzo della temperatura può accelerare le attività del sistema immunitario;
tuttavia, la febbre alta (sopra i 40°C) può danneggiare molti sistemi d’organi.
2) Le difese immunitarie specifiche
Gli interferoni e le cellule NK non distinguono fra un microrganismo invasore e l’altro.
L’immunità o resistenza specifica consiste nella resistenza a lesioni e malattie causate
dalla penetrazione nell’organismo di ben determinati patogeni o composti chimici
estranei.
Nella risposta infiammatoria, alcune parti del sistema immunitario intraprendono
azioni valide contro qualunque invasore. Tuttavia, anche se una puntura a livello della
cute rappresenta un tipo di lesione generica, è anche vero che virus, batteri o funghi
particolari possono avvantaggiarsi della sua presenza. Perciò la reazione dell’organismo
a tale lesione non comporta solo lo schieramento delle difese immunitarie aspecifiche,
ma anche di quelle specifiche.
L’immunità specifica può essere di due tipi: innata e acquisita.
L’immunità innata è ereditaria; è presente alla nascita e non ha alcuna
relazione con precedenti esposizioni dell’individuo agli antigeni implicati.
Essa ci protegge da certe malattie che possono invece infettare gli animali
domestici; gli esseri umani, per esempio, non sono soggetti alle stesse
malattie dei pesci rossi e viceversa.
L’immunità acquisita è una resistenza alle infezioni conseguita dall’organismo
nel corso della vita. Come vedremo essa può svilupparsi in due modi diversi,
passivamente o attivamente.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 7

L’immunità passiva viene ottenuta somministrando ad un individuo a rischio
sostanze prodotte da un altro individuo, che lo difendano da una malattia. Ciò
avviene in modo naturale quando sostanze sintetizzate dalla madre proteggono il
nascituro dalle infezioni che potrebbero attaccarlo.
Sostanze del genere possono anche essere somministrate per combattere o
prevenire un’infezione.
Ad esempio se, giocando a calcio, vi ferite in modo piuttosto serio e la ferita è
sporca, è facile che al pronto soccorso, dopo aver cucito la ferita, vi facciano
un’iniezione di siero antitetanico, cioè vi iniettino, a scopo preventivo, una dose
di anticorpi contro la tossina prodotta dal batterio del tetano. Se, per caso, il
batterio vi ha infettato, gli anticorpi iniettati vi proteggono ed evitano che la
tossina prodotta dal batterio danneggi in modo grave o irreparabile il vostro
sistema nervoso. Lo stesso effetto viene conseguito con i sieri antiveleni, usati
per curare una persona morsa o punta da un animale. Le iniezioni di
immunoglobuline, invece, vengono praticate per aumentare la resistenza nei
confronti di una possibile infezione.
Il concetto essenziale è che l’immunità acquisita passivamente con questi mezzi
conferisce una resistenza a breve o a medio termine, al massimo della durata
di qualche anno; infatti i composti che combattono le malattie prodotti fuori dal
nostro corpo vengono prima o poi degradati dal nostro organismo. Nonostante
questo ha un grande vantaggio: agisce in fretta.
L’immunità attiva, a lungo termine, è quella che il nostro corpo sviluppa con le
proprie risorse. Essa si sviluppa in seguito all’esposizione naturale
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 8

dell’organismo a un antigene presente nell’ambiente o in seguito all’esposizione
deliberata a tale antigene (vaccinazione).
È questo il mezzo con cui ci procuriamo una protezione a lungo termine dai
microrganismi invasori. Di solito questo tipo di immunità comincia a svilupparsi
dopo la nascita, e viene continuamente aggiornata e ampliata via via che un
individuo si imbatte in patogeni o altri antigeni ai quali non era ancora stato
esposto.
Come già detto una forma di immunità attiva è quella prodotta artificialmente
mediante la somministrazione di vaccini per proteggere l’individuo da malattie
specifiche come il vaiolo.
Vaccinare una persona non significa trattarla con una sostanza che permanga nel suo
organismo e sia tossica per i virus o i batteri. La preparazione iniettata o ingerita è
invece un antigene, cioè una parte o tutto l’organismo patogeno che si vuole
combattere. Perché questo trattamento riduce la probabilità di contrarre la malattia?
La risposta è che, dalla parte del sistema immunitario, l’individuo vaccinato ha
contratto la malattia nel momento in cui gli è stato inoculato l’antigene. In
quell’occasione gli antigeni ad es. della poliomielite sono stati presentati al suo sistema
immunitario, che procede quindi a sferrare un attacco contro quel particolare invasore
(le cellule B e T sono ora pronte ad attuare contro di esso una risposta immunitaria
specifica).
“Prendere la polio”, allora, non significa tanto che il poliovirus è penetrato nel nostro
corpo, quanto piuttosto che esso è riuscito a danneggiarci prima che il sistema
immunitario potesse liberarcene. Questo è esattamente ciò che può accadere quando
il virus intatto ci invade per via naturale prima che siamo stati vaccinati.
I vaccini moderni sono ottenuti con microrganismi e tossine che sono stati uccisi o
alterati, in modo tale che non possano provocare la malattia o causare danni. Dopo la
prima somministrazione, gli antigeni presenti sulla superficie dei microbi uccisi
stimolano la produzione di plasmacellule e di cellule della memoria. Un richiamo, cioè
una seconda o terza dose dello stesso vaccino, induce le cellule B della memoria a
differenziarsi ulteriormente e a formare ancora più plasmacellule e cellule della
memoria.
L’immunizzazione attiva prodotta da vaccinazione è un processo lento, che richiede un
richiamo e parecchie settimane di tempo per la formazione di un sufficiente numero di
cellule della memoria e il raggiungimento di un adeguato livello di protezione. Tuttavia,
l’immunità così prodotta permane per alcuni anni o, in certi casi, anche per tutta la
vita.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 9

I vaccini costituiscono la migliore strategia per combattere le malattie infettive
serie, che non possono essere prevenute o curate con altri mezzi. Disgraziatamente
molti virus, come i vari ceppi dell’ influenza, e anche alcuni batteri, modificano le loro
molecole superficiali così rapidamente da evadere l’immunizzazione attiva, ed è per
questo che la vaccinazione antinfluenzale non è più efficace l’anno successivo.
L’essenziale è che, in un organismo vaccinato contro la poliomielite, il poliovirus è
pressoché impotente; non impotente a penetrare nel nostro corpo, ma impotente a
farci del male, giacché ora il nostro organismo è pronto a combattere.
2.1) Le cellule e le molecole coinvolte nella risposta
immunitaria
Le cellule:
Tra i diversi tipi di globuli bianchi che cooperano nella difesa immunitaria, i linfociti
costituiscono la forza trainante. Linfocita significa “cellula della linfa” e in effetti
queste cellule passano la maggior parte della loro vita nei tessuti linfatici.
Vi sono due tipi principali di linfociti: i linfociti B, che producono e secernono proteine
dette anticorpi, e i linfociti T, che, a seconda del tipo, uccidono direttamente le
cellule estranee o regolano l’attività di altri linfociti. Un’altra classe di globuli bianchi
che interviene nella risposta immunitaria è rappresentata dai macrofagi, che prima
stimolano i linfociti ad attaccare gli invasori e poi fanno pulizia, consumando i detriti
prodotti dal lavoro dei linfociti stessi.
Le molecole:
Nella difesa immunitaria sono implicate anche numerose molecole, le più note delle
quali sono gli anticorpi, proteine con funzione protettiva prodotte dai linfociti B, che
le secernono nel sangue e nella linfa. Cellule B diverse producono anticorpi di forma
leggermente diversa. Durante una risposta immunitaria, particolari anticorpi si legano
in modo specifico a determinati antigeni: in questo modo, contemporaneamente,
l’anticorpo riconosce l’invasore e lo marca in modo che possa essere eliminato.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 10

Un agente patogeno può anche avere diversi antigeni: il rivestimento esterno di molti
virus, batteri, funghi o parassiti di grandi dimensioni contiene numerose proteine in
grado di agire come antigeni.
Un altro tipo di molecole importanti nella difesa sono le interleuchine, fattori di
crescita proteica, secreti da alcune cellule immunitarie, che stimolano o ritardano la
divisione o il differenziamento di altre cellule immunitarie, attuando così una forma di
comunicazione tra le cellule immunitarie stesse.
2.2) L’immunità umorale e l’immunità cellulare
Le resistenze immunitarie specifiche
comprendono due componenti
fondamentali. La prima è la cosiddetta
immunità umorale, o immunità mediata
da anticorpi, la seconda è l’immunità
cellulare, o immunità mediata da cellule.
L’azione di entrambi questi sistemi di
difesa comincia a livello dello stesso
sito, in quanto i linfociti rappresentano
la base da cui hanno origine le cellule
chiave di entrambi i sistemi.
Tutti i globuli bianchi hanno origine nel
midollo osseo e i linfociti non fanno
eccezione. Alcuni di essi, tuttavia,
migrano nel timo, una ghiandola che si
trova sopra il cuore, dove si
differenziano dando luogo ai principali
elementi dell’immunità cellulare, i
linfociti T, o più semplicemente le
cellule T (dove T sta a indicare la loro
origine dal timo).
Il drenaggio dei liquidi extracellulari: il sistema linfatico
Nel frattempo, i linfociti che rimangono nel midollo osseo possono svilupparsi nei
linfociti B, gli elementi fondamentali dell’immunità anticorpale, mediata da anticorpi.
Spessissimo le cellule B e T mature sono localizzate negli organi del sistema linfatico,
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 11

per esempio la milza e i linfonodi, dove
si preparano a legarsi agli invasori che
eventualmente penetrano nel sistema.
Ci si deve immaginare il sistema
linfatico come un sistema di vasi che
drenano i fluidi extracellulari (il fluido
interstiziale) per reimmetterli nel
sistema circolatorio. Mentre questi
fluidi percorrono il sistema linfatico,
passano attraverso gli organi linfatici,
che sono pieni di cellule immunitarie.
Ecco perché quando ci si ammala i
linfonodi si ingrossano: in tali
circostanze essi contengono quantità
superiori alla norma di cellule
immunitarie, impegnate a combattere
l’infezione.
2.2.1) L’immunità mediata da anticorpi:
Come si può immaginare il protagonista dell’immunità mediata da anticorpi (o
anticorpale) è l’anticorpo; questo può essere definito come una proteina circolante
prodotta dal sistema immunitario, capace di legarsi a un particolare antigene (più
precisamente è una proteina globulare e viene perciò chiamato anche
immunoglobulina).
Da questa definizione è evidente che anticorpi e antigeni sono intimamente collegati, a
tal punto, che uno prende il nome dall’altro; il termine antigene, infatti, non è che una
forma abbreviata per dire “sostanza in grado di generare anticorpi”. In prima
approssimazione, un dato anticorpo si legherà a un determinato antigene e a nessun
altro.
Ferma restando la loro capacità di legame, gli anticorpi possono presentarsi in due
modi: anzitutto come recettori superficiali delle cellule B che, con una comune forma
base a Y, si estendono verso l’esterno dalla membrana plasmatici di tali cellule; in
secondo luogo, come molecole prodotte dalle cellule B e liberamente circolanti nel
sangue.
Considerati nella loro forma di recettori, gli anticorpi sono denominati anche recettori
antigenici.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 12

La grande specificità del legame anticorpo-antigene consente di usare queste molecole
come un potente mezzo per la diagnosi di molte malattie infettive, tra cui, per
esempio, l’epatite virale e l’AIDS.
Se infatti un virus, come quello dell’AIDS, penetra nel corpo di una persona,
l’organismo comincia subito a produrre anticorpi specifici contro quel virus, e dopo
poco tempo questi anticorpi possono essere identificati nel sangue: si dice allora che
la persona in questione è sieropositiva per quel particolare virus. Chiunque sia stato
esposto al contagio da parte del virus HIV risulta sieropositivo.
Sfortunatamente questi anticorpi non riescono a proteggere l’organismo perché il
virus dell’AIDS penetra nelle cellule, dove gli anticorpi non possono raggiungerlo: se
una persona, però, sa di essere sieropositiva, può sottoporsi a terapie per rallentare la
replicazione del virus e ritardare la progressione della malattia, che quando si
manifesta è, purtroppo, sempre fatale.
Esistono classi diverse di anticorpi, specializzati nel raggiungere parti del corpo
diverse o in differenti attività difensive.
Una di queste classi di anticorpi, denominata IgG (o immunoglobuline G), molto
efficiente nell’eliminazione di virus e batteri, costituisce la componente principale
delle gammaglobuline, che vengono separate dal sangue mediante opportune tecniche
di frazionamento e possono essere iniettate per fornire una protezione immediata. Le
IgG sono gli unici anticorpi che possono attraversare la placenta e raggiungere il feto.
Un’altra classe di anticorpi, le IgA, ha caratteristiche diverse, che consentono a
queste molecole di penetrare facilmente nelle secrezioni corporee come la saliva, le
lacrime, e il latte: questi anticorpi forniscono, per esempio, una resistenza temporanea
alle infezioni nei bambini allattati al seno.
Una terza classe di anticorpi, le IgE, si lega a cellule specializzate situate nella pelle e
nelle mucose, e può contribuire, oltre che a combattere le infezioni, a scatenare quei
fenomeni irritativi noti come allergie.
Le cellule B:
Ogni linfocita B porta sulla sua membrana circa 100 000 copie della molecola di
anticorpo che è in grado di secernere quando viene stimolato da un determinato
antigene. Ogni linfocita B, tuttavia, porta solo un tipo di anticorpo.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 13

Nel nostro corpo vi sono milioni di cellule B differenti – che circolano nel sangue o
nella linfa o stazionano nei linfonodi -, ciascuna delle quali è in grado di rispondere a un
diverso antigene.
Quando un antigene penetra all’interno del corpo, la sua molecola si lega agli anticorpi
presenti sulla superficie di una particolare cellula B, quelli che hanno un sito di legame
di conformazione adatta.
Questo stimola la cellula B a
dividersi rapidamente e a
proliferare quindi in un clone di
cellule tutte identiche,
discendenti dalla stessa cellula
madre; in circa 10 giorni una
singola cellula B può produrre un
clone di 1000 cellule figlie.
A un certo punto, alcune cellule
figlie smettono di dividersi e si
differenziano in plasmacellule,
che si mettono a fabbricare
anticorpi. Le plasmacellule
impiegano tutte le loro risorse
nella produzione di anticorpi, e
muoiono dopo pochi giorni. Altre
cellule del clone, però, non si
differenziano immediatamente e
diventano cellule B della
memoria, in grado di sopravvivere
mesi o anni.
Come la cellula B originaria, le cellule della memoria possono venire stimolate a
dividersi e a differenziarsi in plasmacellule dallo stesso antigene che aveva scatenato
la prima risposta.
La struttura e la formazione degli anticorpi:
Come già detto gli anticorpi hanno una forma che ricorda vagamente una Y. Ciascuna di
queste molecole ha due siti a cui si legano gli antigeni a essi complementari; dalla
parte opposta, invece, la molecola stimola i macrofagi o le proteine del complemento
ad attaccare e distruggere l’intero complesso anticorpo-antigene.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 14

Tutte le molecole anticorpale sono composte da due tipi di catene polipeptidiche,
denominate catena pesante e catena leggera in base alle dimensioni.
Le immunoglobuline più abbondanti, quelle della classe IgG (immunoglobuline G), sono
formate da due catene leggere e due pesanti, unite da legami covalenti. Ciascuna delle
catene contiene una regione costante (C), la cui sequenza amminoacidica è la stessa in
tutte le immunoglobuline di un dato animale, e una regione variabile (V), cioè diversa
da un anticorpo all’altro. Sono le differenze della regione variabile che determinano la
specificità dell’anticorpo per il suo antigene.
La presenza di due diverse catene amminoacidiche (leggera e pesante) rende possibile
una grande quantità di anticorpi, combinando un numero molto più ridotto di
polipeptidi.
I geni delle catene polipeptidiche degli anticorpi derivano da un processo di
riarrangiamento che ne determina l’enorme varietà
La capacità di produrre svariati milioni di anticorpi diversi poneva in passato un
interrogativo difficile: come poteva una cellula contenere l’enorme quantità di DNA
necessaria per tanti milioni di geni?
La risposta sta nel fatto che le catene anticorpale sono identiche per la parte C
(nell’ambito di ciascuna categoria, leggera o pesante) ma estremamente diversificate
nella parte V. Ogni catena polipeptidica è codificata da geni separati, un gene C e
alcuni geni della regione V, che si riorganizzano a formare un “gene” unico e continuo
che specifica la sequenza di amminoacidi di un’intera catena leggera o pesante.
Il DNA di un particolare cromosoma contiene un unico gene C e svariati geni della
regione variabile, tutti diversi; durante il processo di riarrangiamento, che avviene
mentre le cellule B maturano nel midollo osseo, l’unico gene C e alcuni geni della
regione V si spostano in modo da trovarsi vicini e da questi geni combinati si forma un
solo RNA messaggero (mRNA).
L’mRNA viene quindi tradotto in un polipeptide la cui sequenza amminoacidica contiene
una parte C e una parte V.
Grazie a questo meccanismo, una persona riesce a produrre un numero impressionante
di anticorpi diversi con una quantità minima di informazione genetica.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 15

L’antigene seleziona un clone di linfociti, determinando la produzione di anticorpi
complementari e una specifica memoria immunitaria
Le cellule B, una volta formate, costituiscono una popolazione che possiede milioni di
specificità diverse. L’intrusione di un particolare antigene nel corpo attiva solo le
cellule B specifiche per quell’antigene, che sono indotte a proliferare, formano un
clone di cellule produttrici di anticorpi (plasmacellule).
Questo processo di “selezione clonale”, con cui si generano anticorpi specifici in
seguito all’esposizione all’antigene, consta dei seguenti stadi fondamentali:
1. Ogni cellula B viene determinata per la produzione di un solo tipo di
anticorpo.
Durante lo sviluppo embrionale, i riarrangiamento del DNA destinano le cellule B
ciascuna alla produzione di un tipo ben preciso di molecola anticorpale; da quel
momento ogni cellula include alcune molecole anticorpali nella propria membrana
plasmatica, lasciando ben esposto il sito di riconoscimento dell’antigene.
Tutta la gamma di cellule produttrici di anticorpi che l’individuo possiede è
quindi già presente nei tessuti linfoidi prima della stimolazione da parte di un
antigene. Il sistema immunitario è in grado di rispondere praticamente a
qualunque tipo di antigene cui una persona eventualmente si esponga, anche se la
maggior parte di queste cellule protettive non verrà mai chiamata in causa nel
corso della vita di un individuo;
2. Quando l’antigene seleziona una certa cellula B, induce la produzione di
anticorpi.
Gli antigeni che entrano nel corpo innescano la produzione degli anticorpi loro
complementari selezionando la cellula che produce l’anticorpo giusto.
Supponiamo che un virus entri nell’organismo e sia fagocitato da un macrofago,
che lo digerisce e ne dispone i frammenti sulla superficie della sua membrana.
In questo modo alcuni antigeni virali vengono “presentati” a una cellula B che
porta esposti alla superficie gli anticorpi corrispondenti. Le due cellule entrano
in contatto tra loro grazie al legame tra antigene e anticorpo e questo incontro
attiva la cellula B, che comincia a dividersi e a formare un clone con una certa
specificità, quella complementare all’antigene.
Quasi tutte le cellule derivanti da questa attivazione si differenzieranno in
plasmacellule che secernono molecole anticorpali capaci di combinarsi con
l’antigene. L’intervallo di tempo che intercorre tra l’esposizione all’antigene e la
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 16

produzione di anticorpi a un livello sufficiente a proteggere l’individuo oscilla
tra i 10 e 14 giorni: è in questo periodo che si sviluppano le malattie.
3. La memoria immunologica garantisce l’immunità a lungo termine.
Alcune cellule B non producono anticorpi, ma restano nei tessuti linfoidi come
cellule di memoria, in grado di rispondere rapidamente in futuro se l’antigene si
ripresenta nell’organismo. Benché le plasmacellule muoiano una volta eliminato lo
stimolo antigenico, le cellule di memoria persistono anche per anni, garantendo
la possibilità del richiamo immunologica.
Se stimolate dallo stesso antigene, le cellule di memoria mettono in atto la
risposta protettiva nell’arco di alcune ore anziché di alcuni giorni, quelli
necessari nella prima risposta; di conseguenza l’invasore viene eliminato ancor
prima di causare i sintomi patologici. Dunque il primo incontro con un patogeno
può dar luogo alla malattia conclamata, ma i sopravvissuti rimangono immuni da
infezioni successive (immunità attiva).
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 17

Il sistema immunitario è in grado di distinguere gli antigeni estranei da
quelli del proprio organismo, verso i quali è tollerante
Il sistema immunitario deve essere capace di distinguere tra le sostanze che sono
penetrate nel corpo dall’esterno e quelle che appartengono all’organismo. In altre
parole esso deve evitare di innescare una risposta immunitaria contro i propri antigeni,
mantenendo allo stesso tempo la capacità di attaccare le sostanze estranee.
Il sistema immunitario diventa tollerante ai propri tessuti attraverso un processo non
ancora completamente chiaro di delezione clonale, cioè di eliminazione di tutte le
cellule B e T che reagirebbero contro i tessuti dell’organismo.
Tuttavia in certi casi la tolleranza immunitaria viene a mancare e si instaura una
situazione di autoimmunità, cioè di reazione immunitaria contro se stessi.
L’incompatibilità tra gruppi sanguigni nelle trasfusioni è dovuta all’azione di
anticorpi
Gli anticorpi sono anche le sostanze responsabili dell’incompatibilità tra donatore e
ricevente nelle trasfusioni di sangue.
Gli alleli del sistema AB determinano la presenza di particolari sostanze (antigeni A o
B) sulla superficie dei globuli rossi. Il plasma degli individui appartenenti a un gruppo
sanguigno contiene anticorpi diretti contro l’antigene alternativo: il plasma dei
soggetti di gruppo A contiene anticorpi anti-B e viceversa; il sangue di gruppo AB non
contiene anticorpi e quello di gruppo 0 contiene sia anticorpi anti-A sia anticorpi anti-
B.
Il motivo per cui gli individui possiedono questi anticorpi, anche se non hanno mai
ricevuto una trasfusione di sangue, è che gli antigeni A e B sono simili ad antigeni
batterici molto comuni, ai quali l’organismo viene sicuramente esposto.
In un individuo si instaura una tolleranza verso il proprio antigene sanguigno, dovuto
all’eliminazione dei linfociti che reagirebbero contro di esso; restano, invece, gli
anticorpi diretti contro l’antigene assente. Nelle trasfusioni di sangue è quindi
necessario tener conto del tipo di anticorpi presenti nel plasma del ricevente.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 18

Meccanismo d’azione degli anticorpi:
In primo luogo, poiché gli anticorpi si legano agli antigeni del patogeno, possono in
certi casi impedire che esso si leghi a qualsiasi altra cosa, e in tal modo ne arrestano
la diffusione.
Fra anticorpi e antigeni può anche aver luogo una reazione di “agglutinazione”, con la
formazione di un “complesso” antigene-anticorpo che inattiva l’invasore.
Infine, il legame con l’anticorpo può innescare l’attività di altre componenti del
sistema immunitario, le proteine del complemento. Il complemento può infatti legarsi a
un anticorpo solo quando esso è legato a un antigene; questo “doppio” legame mette in
moto una produzione, a cascata, delle diverse proteine del complemento; le ultime di
questa cascata aprono falle nelle pareti cellulari dei batteri invasori.
2.2.2) L’immunità mediata da cellule:
Per quanto spettacolare, l’immunità anticorpale è anche limitata, giacché funziona
esclusivamente verso organismi e molecole che un altro organismo riconosce come
estranei a sé. Il fatto è che molti virus (tanto per fare un esempio) riescono a
invadere cellule dell’organismo, che quindi diventano esse stesse parte del problema.
Per affrontare questa minaccia, il corpo ha sviluppato, nel contesto dell’immunità
acquisita , un’altra linea difensiva: l’immunità cellulare, o mediata dalle cellule.
Protagonista di questa immunità è il linfocita T, o cellula T, che riconosce come
bersagli le cellule infette o anormali, tramite proteine di superficie dette recettori
delle cellule T, molecole simili ad anticorpi immerse nella membrana plasmatica.
Tipi di cellule T e loro funzionamento:
Esistono diverse varietà di linfociti T: tra esse ricordiamo le cellule T citotossiche (o
linfociti T killer), i linfociti T helper, i linfociti T soppressori (o suppressor)e i
linfociti T effettori (o cellule T effettrici).
I recettori e i corecettori:
Anche le cellule T hanno la capacità di legarsi ad antigeni specifici: questa capacità
dipende dalla presenza, sulla superficie delle cellule T, di una particolare proteina
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 19

(che non è un anticorpo) che funge da recettore, a cui sono associati vari tipi di
corecettori. Il virus HIV riesce a infettare le cellule T del tipo CD4 + perché,
disgraziatamente, utilizza proprio questo loro particolare corecettore come un
grimaldello per entrare nella cellula.
Il complesso maggiore di istocompatibilità:
I recettori delle cellule T si legano agli antigeni solo quando questi vengono loro
“offerti”, da un macrofago o da un altro tipo di cellula immunitaria, unitamente a una
proteina del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC). Queste proteine sono
presenti in tutte le cellule dell’organismo, e ogni individuo ne presenta una
combinazione particolare: si tratta cioè di vere e proprie impronte digitali cellulari,
che consentono al sistema immunitario di distinguere il self dal nonself.
La “compatibilità” tra il donatore e il ricevente, che consente o meno di effettuare
trapianti di organi, si riferisce proprio a simili combinazioni di queste proteine: se
infatti le proteine di istocompatibilità sono diverse, le cellule T riconoscono che il
tessuto trapiantato non è self e lo attaccano.
Le strategie per ridurre la probabilità del rigetto del trapianto sono parecchie, e
tendono sia a minimizzare l’”estraneità” del trapianto sia a sopprimere il meccanismo
di rigetto:
Si sceglie un donatore compatibile con il ricevente, verificando che le
proteine di superficie delle cellule del donatore (gli antigeni di
istocompatibilità) corrispondano quanto più possibile a quelle del ricevente.
Quanto maggiore è la corrispondenza, tanto minore è la probabilità di un
rigetto. Tuttavia il rischio è sempre presente, dato che non esistono al
mondo due persone che abbiano tutti gli antigeni di istocompatibilità
identici, fatta eccezione per i gemelli monovulari;
Il soggetto che riceve il trapianto viene trattato con farmaci (come la
ciclosporina, un composto di origine fungina) che sopprimono l’immunità
mediata da cellule e quindi riducono le capacità di rigetto del trapianto.
Anche se oggi questi farmaci sono piuttosto efficaci, la soppressione del
sistema immunitario rende l’organismo ricevente molto vulnerabile alle
infezioni.
Cellule T citotossiche, helper, suppressor, effettrici:
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 20

Esistono diversi tipi di cellule T, che svolgono ruoli diversi nella risposta immunitaria,
e che interagiscono tra loro in vario modo.
Circa metà delle cellule T sono cellule T citotossiche, e sono in grado di secernere
enzimi distruttivi o altre sostanze che perforano la membrana delle cellule che
presentano proteine MHC o antigeni estranei sulla loro superficie, comprese quelle dei
tessuti trapiantati, le cellule alterate da infezioni o le cellule tumorali.
L’altra metà delle cellule T, anziché eliminare direttamente o indirettamente gli
antigeni, regola l’attività delle altre cellule immunitarie secernendo molecole come le
interleuchine o l’interferone: sono le cellule T helper, a cui appartengono le cellule
CD4 + , che comunicano con le cellule B e con le altre cellule T e le inducono a entrare in
azione e, inoltre, incrementano l’efficacia di altri linfociti (i B e T citotossici),
secernendo attivatori immunitari (ad es. l’interleuchina II).
La necessaria presenza di queste cellule per dare il via alle reazioni immunitarie è una
specie di dispositivo di sicurezza per evitare reazioni immunitarie accidentali contro i
propri tessuti.
Le cellule T suppressor, invece, riducono o interrompono la risposta immunitaria.
Infine, le cellule T effettrici liberano sostanze solubili che attraggono altre cellule
difensive nell’area della stimolazione. Tali sostanze attivano le cellule man mano che
arrivano, ad esempio rendendo più aggressivi i macrofagi, che acquistano maggior
efficienza distruttiva nell’ingoiare materiali estranei.
Esempio di immunità mediata da cellule:
I macrofagi come cellule che espongono l’antigene
Una cellula dell’organismo che sia stata infettata da un virus secerne un interferone.
Esso agisce come un segnale chimico che avverte “Qui c’è una cellula infetta”: il
risultato è un attacco da parte delle cellule NK e dei macrofagi.
In realtà, a questo punto i macrofagi hanno una duplice funzione. Anzitutto, essi
inglobano per fagocitosi le cellule infette; poi esibiscono sulla propria superficie alcuni
frammenti proteici del virus invasore, che svolgeranno una funzione antigenica.
Quando i macrofagi assumono questo ruolo, sono a volte indicati come APC (antigenpresenting
cell).
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 21

All’APC si lega una cellula T helper. Come avviene spesso nel sistema immunitario,
questo legame ha un carattere molto specifico: l’APC presenta infatti il frammento di
proteina virale all’interno di una delle proprie proteine di membrana e la cellula T
helper si lega all’APC solo se l’antigene virale è legato a tale “proteina del sé” dell’APC.
Ciò rende questo sito di
legame unico sotto due
punti di vista: solo uno
specifico invasore
causerà la creazione di
quel sito, e solo una
varietà, fra i milioni di
cellule T helper presenti
nell’organismo, si legherà
con esso.
Ancora una volta siamo di
fronte a un’immunità
straordinariamente
specifica, questa volta
mediata da cellule. Dopo
il legame con il linfocita T
helper, anche l’APC
emette una proteina, l’interleuchina-1, che contribuisce all’attivazione delle cellule T
helper.
Il ruolo delle cellule T helper nella reazione immunitaria
Le cellule T helper così “attivate” secernono un’altra proteina, l’interleuchina-2, che
mette in moto diversi altri processi.
Anzitutto, essa stimola la produzione di cloni di cellule T helper e T killer; questi
cloni comprendono non solo cellule attive, ma anche altre che fungono da depositarie
della memoria immunitaria, con il compito di proteggere l’organismo da future
invasioni.
In secondo luogo, la sintesi di interleuchina-2 stimola anche la produzione di linfociti
T soppressori, che si moltiplicano più lentamente dei linfociti killer. Alla fine, quando
la guerra all’infezione si è conclusa, i linfociti soppressori inibiscono la produzione di
altri linfociti killer.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 22

In terzo luogo, l’interleuchina-2 contribuisce a attivare l’immunità mediata dalle
cellule B (stimolando la produzione di cloni).
Ma in tutto questo trambusto, dov’è la lotta all’invasore? La risposta sta nel clone
delle cellule T killer, che si chiamano così per ottimi motivi: servendosi infatti dei loro
speciali recettori, esse si legano alle cellule vittime dell’infezione e ne bucano la
membrana, causando la lisi della cellula. Si noti che le cellule killer non si legano agli
APC come fanno i linfociti T helper, ma alle cellule dell’organismo infette, il che
spiega perché si parla di immunità cellulare. In ultima analisi, si tratta di un lavoro di
pulizia che chiama in azione non solo gli anticorpi, ma anche diversi tipi di cellule.
La Figura 2.38 mostra come, insieme alle difese aspecifiche, i due sistemi – l’immunità
anticorpale e quella cellulare – cooperano alla protezione dell’organismo.
3) La regolazione immunitaria:
Le malattie autoimmuni:
La perdita della tolleranza nei confronti del self porta alle malattie autoimmuni, in cui
il sistema immunitario reagisce contro cellule e tessuti che appartengono all’organismo
stesso.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 23

Alcuni esempi di malattie autoimmuni sono l’artrite reumatoide, una malattia che
affligge molte persone anziane, in cui le articolazioni, soprattutto delle mani e dei
piedi, diventano gonfie e doloranti, e la sclerosi multipla, una malattia degenerativa del
sistema nervoso in cui il sistema immunitario reagisce nei confronti della mielina, la
sostanza che circonda e protegge le cellule nervose.
In alcune forme di diabete, il sistema immunitario distrugge le cellule del pancreas
che producono insulina, e ciò provoca la carenza di questo ormone nel sangue e una
conseguente grave alterazione del metabolismo.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 24

04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 25

La gravidanza:
La gravidanza rappresenta un’interessante eccezione al meccanismo di riconoscimento
degli antigeni estranei e alla loro eliminazione da parte del sistema immunitario.
L’embrione, contenente anche una parte delle proteine di istocompatibilità del padre,
si annida nell’utero. Come mai, allora, il corpo della madre non rigetta l’embrione, che
le è per metà estraneo?
In effetti, l’utero costituisce un organo con caratteristiche particolari dal punto di
vista immunologica: anche durante la gravidanza, il corpo della madre rigetta un
trapianto di tessuti fetali in qualunque parte del corpo, ma non in quella. Non si sa
ancora come faccia l’embrione a difendersi dal sistema immunitario della madre, ma si
tratta sicuramente di un metodo piuttosto complicato, preciso ed efficiente, visto che
è capace di proteggere una minuscola passerella di cellule dal potente sistema
immunitario materno.
Nonostante questa protezione, tuttavia, capita qualche volta che il feto venga
attaccato. In circa una coppia su 15 vi è incompatibilità Rh, una situazione che può
dare luogo a una grave e pericolosa anemia del neonato, la malattia emolitica.
La maggior parte delle persone ha antigeni Rh sulla membrana dei globuli rossi, cioè è
Rh positiva; alcune persone, però, sono prive di questi antigeni e quindi sono Rh
negative.
Quando un uomo Rh + e una donna Rh - hanno un figlio, questo può essere Rh + ; se,
durante il parto, alcuni globuli rossi del bambino si mescolano col sangue della madre, i
loro antigeni Rh inducono il sistema immunitario della madre a produrre anticorpi
anti-Rh. Questo non arreca alcun danno al neonato perché occorrono alcuni giorni
prima che tali anticorpi si formino.
Il problema può sorgere, invece, nelle gravidanze successive, dato che, ora, gli
anticorpi anti-Rh sono già presenti nel sangue materno: questi possono quindi
attraversare la placenta e, se il nuovo feto è anch’esso Rh + , attaccarne i globuli rossi
causando anemia, danni cerebrali o addirittura la morte.
Per prevenire questa situazione a rischio, si iniettano nella madre, subito dopo il primo
parto, anticorpi anti-Rh (chiamati Rhogam). Questi si legano agli antigeni Rh dei
globuli rossi fetali eventualmente penetrati nella circolazione materna durante il
parto, ricoprendoli e impedendo loro di stimolare il sistema immunitario materno.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 26

4) Adattamento ed evoluzione: il filo conduttore:
Che un organismo sia capace di difendersi dalle continue aggressioni di microbi
pericolosi è certamente un bel vantaggio selettivo su coloro che invece sono
vulnerabili. La selezione naturale favorisce la sopravvivenza e la riproduzione di
organismi in grado di proteggersi da questi nemici invisibili.
Tuttavia un sistema immunitario raffinato come il nostro è una conquista evolutiva
piuttosto recente. Benché gli invertebrati possiedano cellule fagocitarie e altri
meccanismi per resistere agli agenti infettivi, le loro difese mancano della elevata
specificità delle difese degli organismi superiori.
Sistemi immunitari che producono anticorpi specifici e risposte cellulari si trovano
solo nei vertebrati; anche tra questi ultimi si nota comunque un notevole aumento di
complessità lungo la scala zoologica, che raggiunge attualmente il suo massimo negli
uccelli e nei mammiferi.
04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 27

04.10.2005 IL SISTEMA IMMUNITARIO 28