Immunologia
e immunità
Immunologia
 Studia i meccanismi biologici e le
caratteristiche cellulari e molecolari del
sistema immunitario
Fin dal 2000 a.C. si riteneva che la MALATTIA
avesse un’origine MAGICA o DIVINA: gli individui
che non si ammalavano (ovvero quelli nei quali
l'immunità naturale era particolarmente efficiente)
erano considerati uomini pii o santi in quanto non
avevano alcuna colpa da espiare, mentre coloro che
si ammalavano e con successo guarivano (immunità
acquisita particolarmente efficiente) erano peccatori
in grado di redimersi. I peccatori gravi, invece, non
avendo possibilità di redenzione, morivano travolti
da atroci sofferenze
 430 a.C:TUCIDIDE pone i primi concetti immunologici
osservando, durante l’epidemia di peste ad Atene, che un
individuo non può essere colpito due volte dalla malattia
 Antica Roma: "IMMUNITAS" esenzione dal pagare
alcune tasse o adempiere a obblighi; più tardi il
termine è utilizzato dalla Chiesa con lo stesso
significato.
 39-65 d.C. MARCUS ANNAEUS LUCANUS utilizza
il termine IMMUNITAS in senso medico nel poema
epico "Pharsalia“ riferendosi alla resistenza verso il
morso di serpenti dimostrata da alcuni individui in
qualche tribù del Nord Africa.
 nel 541 d.C. PROCOPIO osserva che chi si era
ammalato di peste poteva assistere coloro che
erano malati, senza il rischio di ammalarsi una
seconda volta.
 1540 FRACASTORO pone il problema della possibilità
di immunizzare
pestilenziale.
se
stessi
contro
la
febbre
 Durante tutto il Medio Evo si scopre l'utilizzo del
mitridaticum, un agente tossico che preso in piccole
dosi proteggeva l'organismo. Tale usanza deriva il
nome dal re del Ponto (MITRIDATE VI): ossessionato
dalla paura di essere avvelenato dai suoi nemici, per
difendersi era solito prendere, giornalmente, un po’ di
veleno.
 Nel
Medio Evo COLLE ("Equibus Dei gratia ego
immunis evasi") utilizza il termine IMMUNITAS in
relazione alla possibilità di non ammalarsi durante una
epidemia di peste.
 1714 EMANUELE TIMONI e JACOB PYLARINI in una
pubblicazione riportano la pratica della"variolazione“usata a
Costantinopoli (Istanbul) da più di 40 anni.
Iniezione
sottocute del materiale biologico proveniente da croste
prelevate dai casi di vaiolo. Gli individui si ammalavano
lievemente e non prendevano in seguito il vaiolo.
 La variolazione, venne accettata dagli aristocratici londinesi,
per i quali divenne perfino una moda.
 Ma tale usanza era praticata in Cina molto più anticamente.
Il vaiolo poteva essere prevenuto facendo inalare (narice di
destra per gli uomini e di sinistra per le femmine!) le croste
essiccate prelevate da coloro che erano guariti.
 1721-1722 Royal Experiment: è il primo vero
trial clinico, organizzato per volere della corona,
per dimostrare l'efficacia della variolazione.
Alcuni condannati a morte furono variolizzati: 5 su
6 svilupparono una lieve infezione, guarita
spontaneamente in breve tempo. Il sesto, che
aveva già avuto il vaiolo, non si ammalò per nulla.
Qualche condannato fu mandato per assistere
persone malate di vaiolo. Questi non si
ammalarono, dimostrando così l'efficacia della
pratica preventiva. Re Giorgio I quindi fece
variolizzare (con successo) i propri figli.
1798: JENNER (il padre
dell'immunologia) preparò un
"vaccino"
allestito
dalle
pustole vaiolose delle vacche,
avendo osservato che gli
allevatori che si ammalavano di
una forma lieve, presa appunto
dalle
vacche,
venivano
risparmiati dalla forma di
vaiolo
umano,
molto
più
pericoloso (mortalità anche del
20%).
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 Fine 800: i microrganismi sono causa di infezioni e
malattie si inizia ad intuire che i mediatori
dell’immunità sono presenti nel sangue
1890 Emil Adolf von Behring e Shibasaburo Kitasato
Scoprono l’antitossina difterica e preparò l'antitossina
tetanica e sviluppano una sieroterapia contro malattie
causate da tossine batteriche
“Il siero di un individuo che
è stato immunizzato con le
tossine di un batterio, può
se introdotto in un altro
individuo, conferire
resistenza allo stesso
batterio…”
Sistema
Immunitario
E’ una rete
complessa di
cellule, tessuti,
organi e molecole
che difendono
l’organismo dalle
infezioni, dalle
parassitosi,
dall’azione delle
tossine e dai tumori
Le funzioni
Il sistema immunitario ha
lo scopo di:
 individuare ed
eliminare le sostanze
estranee,
potenzialmente
dannose, con cui il
nostro organismo viene
a contatto: batteri,
virus, protozoi, funghi
e metazoi.
 prevenire la loro
diffusione
Organi linfoidi primari: (siti di
produzione e di maturazione
dei globuli bianchi)
•midollo osseo,
•timo
Organi linfoidi secondari: (siti di
stazionamento dei globuli bianchi)
•Linfonodi
•tonsille, adenoidi
•Milza ecc.
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sistema immunitario
COSTITUENTI DEL SISTEMA IMMUNITARIO
In caso di necessità passano dal sangue ai tessuti, mettendo in atto
difese di vario tipo, in modo coordinato e sinergico, tra loro e con altre
cellule
I due tipi di risposte sono
interdipendenti e collaborano in
modo cooperativo all’eliminazione
degli agenti patogeni
Immunità
Innata
Fattori genetici
Acquisita
Attiva
Anticorpi
Passiva
Naturale
Esposizione ad agenti
infettivi
Artificiale
Immunizzazione
Naturale
Anticorpi materni
Artificiale
Anticorpi da altre
sorgenti
Umorale
Attivazione linf. B
Produzione di anticorpi
Cellulo-mediata
Attivazione linf. T
Produzione di citochine
Immunità innata
 Chiamata anche immunità naturale
 È la prima risposta dell’organismo
 Consiste in meccanismi preesistenti
all’infezione capaci di reagire con rapidità
ma in maniera aspecifica, riconoscono e
ripetitiva contro patogeni diversi
 È la forma più antica di difesa, già presente
negli invertebrati
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DIFESE NON SPECIFICHE
Barriere anatomiche: cute, mucose
(tratto digestivo, escretorio,
riproduttivo)
Barriere chimiche: sostanze battericide
(succhi gastrici, sebo, muco, pH,
temperatura, lattoferrina, transferrina,
ROS, NO)
Proteine ad
Complemento,
saliva)
Meccanismi
Fagocitosi
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azione enzimatica:
lisozima
(lacrime,
di
Peptidi antimicrobici:
Defensine, criptidine
eliminazione
Attivazione dell’immunità naturale
 I meccanismi dell’attività naturale sono
innescati da strutture molecolari complesse
normalmente presenti nella maggior parte degli
organismi patogeni: per esempio molecular
patterns (Pattern recogniscon receptors)
riconoscono componenti strutturali presenti nei
microrganismi come i lipopolisaccaridi presenti
sulle pareti batteriche.
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Effettori dell’immunità innata
Macrofagi:
Recettori per IgG
Recettori compon.
complemento
Recettori per
citochine, per
fattori di crescita e
chemiotattici
Funzioni:
1. Fagocitosi di batteri
2. Produzione di mediatori infiammatori
3. Sintesi di molecole che hanno effetto su:
- difese antibatteriche
- difese antivirali
- crescita cellulare
- crescita vascolare
- coagulazione del sangue
- crescita tumorale
- produzione di collageno
4. Inizio della risposta immune
5. Scavenging
6. Induzione di effetti generali:
(febbre, reazione fase acuta, cachessia)
Neutrofili:
Funzioni:
1. Fagocitosi di batteri (cocchi piogeni)
2. Produzione di mediatori infiammatori
Durata 12-20 h
Lisozima
Lattoferrina
Cobalofillina
Idrolasi acide
Mieloperossidasi
Lisozima
YY Y
Recettori per IgG
Frammenti del complemento
Lipidi chemiotattici
O 2H2O2
LTB4
PAF
Cellule NK
Uccidono altre cellule: tumorali
ed infettate
In assenza di MHC
Cooperazione tra i meccanismi dell’immunità innata
Infiammazione: risposta aspecifica delle cellule di un tessuto
che rilasciano istamina e mediatori vasoattivi. L’istamina dilata i
capillari ed aumenta la permeabilità vasale, favorendo l’afflusso
di sangue. I mediatori chimici richiamano fagociti.
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sistema immunitario
Infiammazione
 I macrofagi attivati secernono
citochine e mediatori chimici che
aumentano il flusso sanguigno
locale e richiamano altre cellule
fagocitiche
 Espongono sulla membrana
frammenti digeriti delle proteine
estranee attivando i linfociti T
 Secernono citochine che attivano
la risposta immunitaria specifica
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Immunità specifica
Detta anche acquisita o adattativa
È più tradiva ma altamente specifica
È in grado di distinguere le sostanze proprie(self) da
quelle estranee (non self)
Le sostanze estranee che attivano la risposta specifica
sono detti antigeni
La sua efficacia aumenta con la successiva esposizione
all’antigene, effetto memoria
Compare nei vertebrati
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LE CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO
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sistema immunitario
Antigeni (Ag)
 Tutte le molecole in grado di
attivare il sistema immunitario
sono detti antigeni
 Normalmente gli Ag sono
sostanze estranee all’organismo
ad alto peso molecolare quali
proteine e lipopolisaccaridi
 Non sono antigeni molecole a
basso peso molecolare, anche se
estranee, come per esempio
alcuni farmaci disaccaridi ecc…
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Essi si trovano alla superficie delle
cellule, e servono al loro
riconoscimento, oppure si possono
trovare liberi (antigeni circolanti)
Anticorpi (Ab)
Siti di legame per
l’antigene
Gli Ab sono molecole proteiche a
forma di Y, formate dall’assemblaggio
di quattro catene polipeptidiche,
a due a due uguali.
Catena
leggera
Le catene più lunghe, pesanti, H (heavy)
formano il gambo e due parti delle
braccia della Y.
Le catene più corte, leggere, L (light)
formano le altre due parti delle braccia
dellaY.
C
Ogni catena, sia L, che H, è formata da una regione costante
(C) e da una variabile (V)
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C
Catena
pesante
Elevata specificità della risposta anticorporale:
per ogni possibile Ag esiste un corrispondente
Ab
L’Ab si lega al suo Ag riconoscendone la forma,
secondo il meccanismo: chiave - serratura
Il legame Ab - Ag
inattiva gli antigeni tramite
Neutralizzazione
Agglutinazione
di cellule
Virus
Attivazione del
complemento
Batteri
Molecole del
complemento
Molecole di Ag
Batterio
Favoriscono la
Fagocitosi
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Precipitazione di Ag
in soluzione
sistema immunitario
Macrofago
Cellula estranea
Porta alla
Lisi della cellula
Foro
Gli Ab
promuovono
l’eliminazione
dell’Ag attraverso
vari meccanismi
Distinzione delle Sostanze proprie(self) da quelle estranee (non self)
La presenza all’interno dell’ organismo di una
qualsiasi molecola non self dal sistema
immunitario scatena la produzione di specifici
Ab come risposta difensiva
Le cellule self non vengono attaccate, perché
espongono sulla loro superficie antigeni che le
identificano
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Risposta immune
specifica
 La risposta immune
specifica inizia con il
riconoscimento
dell‘Ag da parte dei
linfociti, che
proliferano e si
differenziano in
cellule effettrici, la
cui funzione è quella
di eliminare
l'antigene.
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Costituenti della
risposta specifica
 La risposta specifica
si deve all’attivazione
dei linfociti
 Esistono due
popolazioni di
linfociti che danno
origine a due tipi
diversi di risposte
immunitarie
specifiche:
 Linfociti B:
immunità Umorale
 Linfociti T:
immunità Cellulomediata
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DIFESE SPECIFICHE
Cellule effettrici
Linfociti B: sono prodotti dal midollo
osseo e maturano al suo interno.
Producono gli Ab (immunoglobuline),
capaci di riconoscere e di legarsi agli
Ag. Per questo motivo quella attuata
dai linfociti B è detta anche risposta
anticorporale o umorale
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Il numero dei potenziali Ag è enorme (circa 1011). Per ognuno di essi il
nostro organismo è capace di produrre un Ab specifico
La produzione di un numero così elevato di proteine, partendo da un numero
assai più ridotto di geni, è reso possibile dalla ricombinazione dei geni
per gli Ab che avviene durante la maturazione dei linfociti B
Nei linf. B immaturi esistono
alcuni geni per le regioni C e
alcuni per le regioni V
Durante la maturazione questi geni si
spostano sul cromosoma appaiandosi
casualmente tra di loro e generando
Ab differenti
Il successivo abbinamento tra catene
H (V+C) ed L (V+C) aumenta
ulteriormente la variabilità
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sistema immunitario
Linfociti T: sono prodotti dal midollo osseo, maturano nel timo . Agiscono
contro le cellule del nostro organismo infettate da virus oppure degenerate
in cellule tumorali. Non producono anticorpi e costituiscono l’immunità
cellulo-mediata
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Si dividono in 3 popolazioni distinte
 Helper, o CD4
 Citotossici, o CD8
 Cellule NK
Linfociti T helper:
•Riconoscono peptidi antigenici legati
al MCH espresso sulla membrana di
altre cellule
•Coadiuvano l’attività dei NK e dei
macrofagi e stimolano i linfociti B a
produrre Ab
•Quando legano Ag esposti sulle
membrane cellulari si moltiplicano e
liberano
citochine, che inducono
l’attivazione di linfociti B e T,
richiamano i macrofagi e innescano il
processo infiammatorio
Linfociti T suppressor:
• fanno cessare la risposta immunitaria
•Attaccano e distruggono cellule che presentano Ag che li ha attivate
•Eliminano cellule infette o cellule tumorali che presentano proteine anomale
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sistema immunitario
Esistono 2 tipi di risposta:
Primaria
Secondaria
Risposta primaria
 Si verifica la prima
volta che un Ag entra
in contatto con
l’organismo
 Occorrono circa 5-6
giorni prima che le
cellule effettrici
entrino in funzione
 Circa 10-15 giorni
prima che raggiunga il
massimo
dell’efficienza
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Risposta secondaria
 Si verifica ogniqualvolta un antigene entra in contatto successivamente
alla prima
 La risposta è molto più efficace e rapida,sono sufficienti 1-2 giorni per
attivare il sistema immunitario a produrre anticorpi specifici,
anticorpi
Risposta secondaria
giorni
36
5
10
Risposta primaria
15
20
Mappa
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39
sistema immunitario