Immunità innata e acquisita

Ultimo aggiornamento 12/12/2023

Il Sistema Immunitario è molto versatile ed è in grado di produrre un’enorme varietà di cellule e molecole in grado di riconoscere ed eliminare un’infinita varietà di germi patogeni. All’interno del sistema Immunitario vengono distinte due unità funzionali: congenita e acquisita.

L’Immunità congenita o innata, cioè la resistenza congenita, di base alle malattie, che agisce come una prima linea di difesa. Essa include le barriere alle infezioni, come la cute, le mucose, il sangue, la lacrimazione. Comprende anche mastociti, neutrofili, monociti-macrofagi, le cellule dendritiche e le cellule natural killer (NK) che sono in grado di inglobare, uccidere e digerire i microrganismi. Tutte le cellule dell’immunità innata rilasciano sostanze (citochine, chemochine, interferone) che richiamano nel luogo dell’invasione altre cellule; in questo modo organizzano una reazione infiammatoria. Alla reazione infiammatoria contro i microbi partecipano sia le cellule già presenti nei tessuti che sono invasi sia le cellule richiamate dal sangue.

• La cute, l’organo più esteso del corpo umano, fornisce una valida barriera al passaggio di microbi dal momento che gli strati più superficiali dell’epidermide sono costituiti da cheratinociti morti, che hanno perso il nucleo e sono a tutti gli effetti dei depositi di cheratina e altre proteine filamentose, inoltre è impermeabile. La desquamazione di questo strato contribuisce alla rimozione di eventuali microbi depositatisi sulla sua superficie. Nell’epidermide tuttavia sboccano anche i dotti delle ghiandole sudoripare il cui secreto, il sudore, contiene immunoglobuline IgA, urea ed alcune tipologie di acidi grassi che lubrificano la pelle ed inibiscono la crescita batterica.
• Il sangue contiene numerose proteine antimicrobiche come transferrina, lattoferrina, lisozima, interferone, fibronectina, TNF-α, immunoglobuline (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM).
• Le lacrime, secrete dalle ghiandole lacrimali, sono un liquido contenente numerose proteine antimicrobiche, tra cui il lisozima, la lattoferrina, lipocaina ed IgA.
• Il naso, oltre ad intrappolare tramite le vibrisse le particelle più grossolane produce un muco contenente, oltre ad acqua, ioni e mucine, anche lo 0,1-0,5% di proteine antimicrobiche come lisozima, lattoferrina, β-defensina, IgA, IgG.
• L’apparato gastrointestinale è per molti microbi un ambiente sfavorevole dato il basso pH (stomaco), la presenza di bile e succo pancreatico, ricchi di enzimi idrolitici.
• Le vie respiratorie contengono surfattante e muco a livello dell’albero bronchiale, capace di intrappolare i patogeni provenienti dall’aria inspirata. Le pareti di buona parte delle vie respiratorie è tappezzata di ciglia che muovono il muco in direzione craniale e ne filtrano il contenuto. Secernono inoltre le defensine.
• Mastzellen (mastociti): sono cellule sentinella strategicamente disposte nei tessuti che più comunemente vengono invasi dai microbi. Dopo aver percepito la presenza di un’invasione le mastzellen si attivano esercitando due tipi di risposta:
  • • a) liberazione immediata di precursori preformati come l’istamina,
    • b) produzione e secrezione di mediatori lipidici come le ciclossigenasi e le prostaglandine e la secrezione di citochine. Quando rilasciate in piccole quantità queste sostanze guidano il processo infiammatorio. La massiva liberazione di queste sostanze attiva lo shock anafilattico.
• Granulociti: si distinguono in neutrofili, basofili ed eosinofili. Sono le cellule più numerose presenti in circolo, hanno dimensioni doppie rispetto agli eritrociti e il loro citoplasma è ricco di granuli, da cui il nome di granulociti. Sono le prime cellule che arrivano nella sede flogistica.  Il nucleo è polilobato e può assumere forme un po’ diverse (da cui il nome poli-morfo-nucleati).
• I granuli del citoplasma hanno una diversa affinità verso i coloranti. In alcuni granulociti i granuli si colorano bene con i coloranti neutri (neutrofili), altri con i coloranti basici (basofili) ed altri con i coloranti acidi come l’eosina (eosinofili). I neutrofili rappresentano il 70% dei leucociti circolanti, nei tessuti durano 3 giorni mentre in circolo hanno una emivita di appena 90 minuti dopodichè vanno incontro ad apoptosi e vengono fagocitati dai macrofagi. Per la loro secrezione necessitano dell’azione del fattore di crescita N-CSF (Neutrophil Colony Stimulating Factor) che appartiene alla famiglia delle citochine. I neutrofili sono le prime cellule ara ggiungere il sito di infezione grazie al fatto che il 50% di essi vivono aderenti alle pareti endoteliali vascolari.  I neutrofili mettono in atto tre potenti meccanismi distruttivi: la fagocitosi, la secrezione di reti (NET, Neutrophil Extra-cellular Traps o effetto Spiderman) e la degranulazione (effetto kamikatze). La degranulazione consiste nel rilascio all’esterno della cellula del contenuto dei granuli intracitoplasmatici. Nei granuli ci sono numerose sostanze ad azione anti-microbica, (lisozima, lattoferrina, elastasi, catepsina) tossiche anche per le cellule dell’organismo. Il rilascio improvviso delle sostanze contenute nei granuli ha un effetto devastante: non solo i microbi ma anche gli stessi neutrofili e le cellule dei tessuti intorno vengono gravemente danneggiati. Degranulandosi il neutrofilo si suicida con un vero e proprio effetto kamikatze. E’ per questo motivo che, nel corso di alcuni processi infiammatori, i granulociti neutrofili degenerano e costituiscono, insieme al materiale fagocitato, il cosiddetto pus. Il lisozima svolge un’azione battericida tagliando il legame tra gli zuccheri costituenti la parete cellulare dei batteri. La lattoferrina è una proteina che legandosi al ferro e quindi sottraendolo al metabolismo batterico esercita un’importante azione antibatterica. Gli eosinofili rappresentano tra il 2 ed il 4% dei leucociti presenti nel sangue. Sono caratterizzati dalla presenza di un nucleo bilobato e dalla 12 sangue. Sono caratterizzati dalla presenza di un nucleo bilobato e dalla presenza di numerosissimi granuli basici nel citoplasma contenenti sostanze in grado di eliminare i parassiti. Essi sono particolarmente efficaci nel contrastare le infezioni da elminti. Possono tuttavia rispondere anche a livello delle vie respiratorie ad infezioni da parte di virus o a livello intestinale ad invasioni da parte di batteri e funghi. Il numero degli eosinofili nel sangue aumenta in seguito ad infezioni da elminti ed in manifestazioni allergiche. La loro vita media nel sangue è di circa 18 ore, mentre nei tessuti, dove sono 100 volte più numerosi, possono sopravvivere e svolgere le loro funzioni effettrici per giorni o anche settimane. Gli eosinofili hanno un meccanismo d’azione simile a quello dei neutrofili. 
• I vasi sanguigni si dilatano in risposta ai segnali di pericolo ed ai segnali ricevuti dalle molecole rilasciate dai mastociti. Le pareti dei vasi dilatati presentano delle piccole fessure tra le cellule endoteliali che ne costituiscono le pareti. Il nucleo polilobato consente ai granulociti di uscire dai vasi sgusciando tra queste piccole fessure attirati dalla presenza degli elementi non-self e dall’attivazione del complemento e guidati dalle citochine e chemochine. 
• Monociti-macrofagi-cellule dendritiche: diverse ore dopo l’arrivo dei granulociti arrivano i monociti-macrofagi, Queste cellule riescono ad attraversare la barriera vascolare solo  quando i vasi sanguigni sono molto dilatati. Vengono secreti dal midollo osseo come monociti, cellule caratterizzate dalla presenza di un grande nucleo reniforme e di un citoplasma finemente granulare. I monociti circolano nel sangue per un tempo variabile tra 8 e 80 ore, per poi migrare nei tessuti dove si differenziano in macrofagi in grado di sopravvivere per mesi. I macrofagi assumono forme, funzioni e nomi diversi a seconda della localizzazione tissutale. Nel sistema nervoso centrale sono noti come cellule della microglia, nei sinusoidi epatici sono chiamati cellule di Kuppfer, nelle vie respiratorie sono denominati macrofagi alveolari, nell’osso prendono il nome di osteoclasti.  I macrofagi, il cui nome vuole indicare sia che sono grandi mangiatori sia che sono mangiatori di grandi particelle, svolgono la fagocitosi in modo professionale fagocitando proteine denaturate, globuli rossi invecchiati e prodotti derivanti dalla distruzione di cellule vecchie o danneggiate. e all’uccisione dei microbi, sia rilasciando radicali reattivi dell’ossigeno, sia fagocitandoli.   La fagocitosi può essere suddivisa in fasi: riconoscimento della particella da fagocitare, il legame della particella, la sua endocitosi e digestione. Per prima cosa le cellule devono arrivare nel luogo in cui sono presenti i microbi o le particelle da fagocitare.  Questo è reso possibile dal fatto che i microbi spesso producono sostanze che attirano le cellule del sistema immunitario (sostanze ad attività chemotattica) e che le invasioni, in genere, portano alla secrezione di segnali di pericolo. In secondo luogo, le particelle da fagocitare devono essere riconosciute e legate alla membrana dei macrofagi. Questo tipo di legame è reso possibile dalla presenza di recettori sulla membrana cellulare dei macrofagi. Questi recettori legano varie strutture delle particelle e dei microbi tra cui principalmente gli zuccheri. In altri casi invece, i fagociti riconoscono le particelle o i microbi ricoperti di anticorpi o quelli su cui si sono depositate le proteine del complemento (particelle e microbi opsonizzati). La particelle ed i microbi opsonizzati vengono fagocitati con alta efficienza. Dopo aver legato la particella o il microbo da fagocitare, la membrana plasmatica dei fagociti si invagina e i batteri vengono internalizzati nella cellula dentro vescicole che sono chiamate vescicole di endocitosi. Queste vescicole si fondono con i lisosomi presenti nel citoplasma e gli enzimi digestivi contenuti in essi, così come le sostanze battericide e i radicali reattivi dell’ossigeno, denaturano e digeriscono ciò che è stato endocitato. Le molecole che sono utili alla cellula, vengono riutilizzate, quelle non utili vengono invece eliminate.Infine, presentano ai linfociti T le sostanze che hanno ingerito ed attivano una risposta immunitaria adattativa. Questa funzione viene svolta principalmente dai monociti che si trasformano in cellule dendritiche. Infine, i macrofagi producono citochine, chemochine, i fattori del complemento, le proteine della coagulazione del sangue, vari enzimi, la fibronectina, ed i metaboliti dell’acido arachidonico. 
• Cellule natural killer (NK): in risposta ad alcune invasioni arrivano anche le cellule natural killer (NK) che assomigliano a linfociti giganti con numerosi piccoli granuli nel citoplasma. Una volta raggiunta la maturazione si localizzano nella milza, nei linfonodi, nei polmoni e nella mucosa intestinale, o restano nel sangue. Le cellule NK svolgono un ruolo importante nel controllo delle infezioni virali e della crescita tumorale e nella guida della reazione infiammatoria secernendo numerose citochine. L’uccisione delle cellule bersaglio avviene mediante il rilascio di perforine, molecole capaci, in breve tempo di bucare la membrana della cellula bersaglio. Nei buchi della membrana plasmatica fatti dalle perforine entrano i granzimi, proteine che digeriscono le strutture del citoplasma della cellula in cui entrano. La cellula attaccata dalle perforine e dai granzimi spesso va incontro al “suicidio” apoptotico.
• Interferone (IFN): gruppo di proteine, della famiglia delle citochine, prodotte dalle cellule per difendersi dall’invasione di un virus. Si chiamano così perché si formano per l’interferenza reciproca tra il virus e la cellula. Quando una cellula è colpita da un virus, probabilmente stimolata dall’acido nucleico del virus stesso, produce l’interferone e lo cede alle cellule vicine, al sangue e alla linfa. Stimolate dall’interferone, le cellule producono enzimi che entrano in azione contro il virus non appena questo le raggiunge.  Sono stati individuati tre tipi di interferone:  alfa (a), beta (b) e gamma (g);  a loro volta raggruppati in due classi: tipo I che comprende gli interferoni Iα suddivisi in 20 sottotipi e Iβ suddivisi in 2-5 sottotipi mentre la classe tipo II comprende solo gli interferoni IIγ.  Gli interferoni di tipo I (Ia e Ib) hanno un recettore comune e sono prodotti da leucociti, linfoblasti, monociti in seguito ad infezione virale o invasione neoplastica; hanno funzione antivirale, antineoplastica e immunomodulante.  Il gene per gli interferoni Iα e Iβ è situato sul cromosoma 9.  Gli interferoni IIg sono secreti dalle cellule killer e dai linfociti T e hanno il compito di segnalare al sistema immunitario di reagire ad agenti infettivi o alla crescita di un tumore.  L’interferone alfa ricombinante si usa per il trattamento di alcuni tipi di tumore, tra i quali leucemia mieloide cronica, mieloma multiplo, linfoma non Hodgkin, sarcoma di Kaposi nei pazienti affetti da AIDS, carcinoma renale e melanoma maligno. Nomi commerciali di interferone alfa ricombinante: Interferone alfa (Alfaferone®, Alfater®, Biaferone®, Cilferon-A®, Haimaferone®, Humoferon®, Introna®, Infergen®, Isiferone®, Roferon-A®, Wellferon®).  L’interferone Iβ è utilizzato nella terapia della sclerosi multipla. Nomi commerciali: di Iβ  ricombinante: Avonex®,  Rebif® (interferone beta 1a); Betaferon® (interferone beta 1b). Effetti collaterali: La reazione più comune all’impiego di interferone (IFN) è rappresentata da un quadro sintomatico simile all’influenza: astenia, febbre, brividi, anoressia, mialgie, cefalea, artralgia, sudorazione. Questi sintomi compaiono in circa il 90% dei pazienti; sono caratterizzati da una maggiore intensità dopo somministrazione intramuscolare o sottocutanea rispetto alla somministrazione e.v.; tendono a risolversi spontaneamente durante la fase iniziale del trattamento.
  Interferone Iγ (Imukin®) è indicato per la riduzione della frequenza di infezioni gravi nei pazienti affetti da malattia granulomatosa cronica (CGD e per la riduzione della frequenza di infezioni gravi nei pazienti affetti da osteopetrosi grave, maligna.

L’immunità innata non riconosce esclusivamente agenti infettivi, ma agisce anche su cellule self che, a causa di un’infezione o per stress esprimono molecole che normalmente non sono espresse dalle cellule sane e che per questo vengono riconosciute come non self. L’immunità congenita non possiede nessun meccanismo di memoria cellulare atto a fornire una risposta più efficace e rapida in seguito a reinfezione da parte di uno stesso agente infettivo, ma possiede metodi di discriminazione del self dal non-self che per molti versi la rendono una risposta immunitaria meno dannosa rispetto all’immunità adattativa poiché si ha un rischio praticamente nullo di errori che portino allo sviluppo di patologie autoimmuni. L’immunità innata non è un meccanismo dissociato dall’immunità adattativa, ma contribuisce a stimolarla e ad influenzarla tramite alcuni mediatori e segnali molecolari.

L’immunità innata riconosce i patogeni perché i recettori delle sue cellule si legano a delle molecole o porzioni di molecole caratteristiche  degli agenti patogeni che non sono espresse dalle cellule dell’organismo umano. Questi agenti sono perciò identificate come non self. La gamma di molecole riconosciuta dall’immunità innata, nota come profili molecolari associati ai patogeni (PAMP, Pathogen Associated Molecular Patterns) è tuttavia limitata, ridotta a circa un migliaio di strutture differenti, dal momento che i recettori per il riconoscimento dei profili (Pattern Recognition Receptors, PRR) hanno una variabilità molto inferiore rispetto a quelli dell’immunità adattativa, che può riconoscere diversi milioni di molecole differenti.

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