Immunologia

IMMUNOLOGIA

L'immunità può essere:

. ASPECIFICA La difesa di un organismo è dovuta ad una serie di caratteristiche proprie dei tessuti e cellule.

. SPECIFICA la difesa di un organismo è dovuta ad elementi i cui meccanismi sono specifici per un determinato agente estraneo

Il sistema immunitario di un organismo opera in tre fasi:

RICONOSCIMENTO: è la fase di identificazione di ciò che è parte dell'organismo (SELF) e di ciò che non ne fa parte (NON SELF

ELABORAZIONE: Consiste nell'analisi del corpo estraneo (non self) da parte della cellula che effettua l'identificazione e nella trasmissione del segnale alle cellule specializzate nella neutralizzazione.

RISPOSTA: E' la fase di neutralizzazione del corpo estraneo, che viene effettuata da cellule specializzate. Le cellule specializzate possono procedere o attraverso la secrezione  di specifiche molecole, ovvero attraverso una risposta umorale, oppure attraverso un'azione diretta, ovvero con una risposta cellulo- immediata.

.TEORIA UMORALE:

Gli anticorpi sono prodotti da cellule e sono delle macromolecole solubili, che si legano all'antigene determinandone la distruzione. Gli anticorpi prendono anche il nome di immunoglobuline. Sono denominate antigeni le sostanze o gli organismi che stimolano la produzione di anticorpi.

.TEORIA CELLULARE:

Nel sistema immunitario tuttavia sono presenti alcune cellule capaci di fagocitare i corpi estranei introdottisi nell'organismo.

.LA FAGOCITOSI:

E' uno dei meccanismi di difesa dell'organismi e viene attuata dai leucociti (prodotti dal midollo osseo): granulociti neutrofili e macrofagi.

La fagocitosi, avviene attraverso le seguenti fasi:

formazione di una vescicola sulla membrana cellulare detta fagosoma;

fusione del fagosoma con un lisosoma;

digestione del materiale fagocitato

espulsione dei detriti.

I lisosoma nel meccanismo della fagocitosi provvede alla produzione di enzimi capaci di scindere le molecole costituenti il corpo estraneo (non self); questa operazione è favorita dalla produzione di enzimi fortemente ossidanti, che attivano un'intensificazione del metabolismo respiratorio della cellula fagocitarla. Questa intensificazione metabolica è detta ESPLOSIONE RESPIRATORIA.

Il richiamo delle cellule fagocitarie è dovuto ad un fenomeno di CHEMIOTASSI, questo significa che le cellule fagocitarie accorrono in risposta ad uno stimolo chimico

Le cellule fagocitarie sono dotate di recettori anticorpali.

Granulociti neutrofili azione più veloce rispetto ai macrofagi

.IL SISTEMA E GLI ORGANI DEPUTATI ALL'IMMUNITA'

Il sistema deputato all'azione immunitaria è il sistema linfatico, il quale viene integrato con l'apparato circolatorio, con il quale scambia le cellule immunitarie.

APPARATO VASCOLARE LINFATICO:

Comprende i capillari ed i vasi linfatici, ed i dotti. Le funzioni principali svolte dall'apparato vascolare linfatico sono:

trasportare frammenti cellulari ai linfonodi che provvedono a distruggerli

trasportare i lipidi assorbiti nell'intestino tenue

restituire al sangue piccole quantità di proteine

restituire al sangue l'eccesso del liquido filtrato fuori dai capillari sanguigni

I capillari linfatici sono deputati a raccogliere, a livello dei tessuti, H₂O, sali, proteine, lipidi e glucidi. Questa soluzione così costituita, viene denominata LIQUIDO INTERSTIZIALE o LINFA, e viene convogliata nei dotti e vasi linfatici che convogliano nella vena succlavia.

. ORGANI  LINFOIDI

Questi organi e tessuti sono centri di produzione, maturazione ed accumulo di cellule immunitarie. Tra gli organi linfoidi ci sono : il midollo osseo, il timo, la milza e d i linfonodi. Il midollo osseo è la sede di produzione e maturazione di tutte le cellule immunitarie, tanto che solo i linfociti T migrano nel timo per completare la loro maturazione. I linfonodi e la milza sono gli organi linfoidi secondari ed rappresentano le sedi di accumulo delle cellule immunitarie, ed hanno inoltre il compito di filtrare il torrente linfatico depurandolo da residui cellulari.

. CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO:

Le cellule immunitarie nascono dalle cellule staminali (e quindi indifferenziate) presenti nel midollo osseo, dopo di che si trasferiscono nel torrente circolatorio, migrando nei tessuti e negli organi linfoidi per riciclarsi nel torrente linfatico. Le cellule immunitarie sono chiamate nel complesso leucociti o globuli bianchi. I leucociti possono essere distinti in due categorie in base alla loro azione, che può essere SPECIFICA o ASPECIFICA.

►AZIONE ASPECIFICA

L'azione aspecifica è esplicata da cellule che svolgono come funzione principale quella di FAGOCITARE e DISTRUGGERE LE CELLULE ESTRANEE. Queste cellule si trovano comunemente nel sangue, ma in caso di infezione queste possono entrare nei tessuti per neutralizzare i corpi estranei, e quindi infine ritornare nel torrente linfatico.

►►GRANULOCITI

Sono così chiamati perché presentano dei granuli nel citoplasma, inoltre questi si muovono attraverso un movimento ameboide. Gli stessi vengono distinti in tre gruppi in base alla caratteristiche tintoriali.

►Granulociti neutrofili

Costituiscono il 70% dei leucociti del sangue; esercitano una funzione fagocitaria e sono capaci di secernere enzimi digestivi. Sono più rapidi ed efficienti dei macrofagi, ed esercitano un'azione SPECIFICA attraverso la fagocitazione degli immunocomplessi.

►Granulociti Eosinofili

Costituiscono il 2- 5% dei leucociti presenti nel sangue; esercitano funzioni fagocitarie, non tanto sui batteri, ma su altri organismi infettanti

►Granulociti Basofili

Costituiscono meno dell'1% dei leucociti totali; partecipano all'azione di tipo SPECIFICO  attraverso la fagocitazione degli immunocomplessi

MASTOCITI

Non si trovano nel sangue, ma sono distribuiti sulle mucose e sui tessuti connettivi dell'apparato respiratorio. Partecipano ad un'azione di tipo SPECIFICO rilasciando sostanze (es. istamina) attive sull'apparato respiratorio e vascolare, sono quindi responsabili dei fenomeni allergici.

MACROFAGI

Costituiscono il 5% dei leucociti totali. Hanno un aspetto caratterizzato da un grosso nucleo a forma di ferro di cavallo. Svolgono essenzialmente tre funzioni partecipando così sia all'AZIONE SPECIFICA sia all'AZIONE ASPECIFICA

ATTIVITA' FAGOCITARIA - ingestione di sostanze inorganiche e di cellule intere

ELABORAZIONE - analisi del corpo estraneo e presentazione degli antigeni ai linfociti T

SORVEGLIANZA TUMORALE - sulle cellule infette

Se attivati producono INTERLEUCHINA.

►AZIONE SPECIFICA

.LINFOCITI

I linfociti instaurano i meccanismi difensivi solo dopo il riconoscimento degli antigeni, e rappresentano il 20% dei linfociti totali. I linfociti attivano due sistemi difensivi:

L'IMMUNITA' UMORALE ovvero la produzione di anticorpi, che avviene quando il linfocita diviene plasmacellula ( = linfocita B ); questo tipo di difesa è diretto essenzialmente verso patogeni extracellulari.

L'IMMUNITA' CELLULARE con la quale si intendono le funzioni esercitate dai linfociti che agiscono direttamente sull'antigene,  [ LINFOCITI T ] causando la distruzione diretta di cellule con patogeni intracellulari

.POPOLAZIONE LINFOCITARIA

La separazione dei linfociti dalle altre cellule del sangue avviene attraverso centrifugazione associata all'azione filtrante di polimeri.,che lasciano passare solo le particelle più pesanti e facendole così precipitare.

.LINFOCITI B

Maturano direttamente nel midollo osseo e sono responsabili dell' immunità umorale, in quanto producono anticorpi, ovvero delle proteine che, dopo la sintesi, si localizzano sopra la membrana cellulare. Proprio attraverso questi anticorpi di membrana, i linfociti B possono legarsi ad un antigene solubile o ad un antigene posto sulla superficie di una cellula fagocitaria. Il contatto tra Antigene ed Anticorpo provoca una stimolazione e una modificazione del linfocita.

.PLASMACELLULE

Rappresentano lo stato attivo dei LINFOCITI B dopo il contatto con l'antigene. Le plasmacellule producono grandi quantità di molecole anticorpali, specifiche per l'antigene stimolatore,le quali si riversano nel torrente circolatorio [IMMUNITA' UMORALE]

.LINFOCITI T

I linfociti T possiedono dei recettori di membrana (TCR) capaci di riconoscere gli antigeni solo se questi sono associati a delle proteine della superficie di altre cellule (MHC), e per questo motivo effettuano perlopiù un'IMMUNITA' CELLULO-IMMEDIATA. Sono raggruppati in tre classi:

LIFONCITI HELPER (T_H ) Hanno la funzione di aiutare altre cellule a svolgere l'attività di difesa. Infatti: . stimolano i linfociti B a produrre anticorpi;

. stimolano i linfociti T citotossici nell'azione effettrice;

. ed aiutano i macrofagi.

Sono quindi dei REGOLATORI DELL'ATTIVITA' IMMUNITARIA Generalmente esercitano le funzioni sopraccitate attraverso la produzione di sostanze proteiche, dette LINFOCHINE, per stimolare i linfociti B e T .

LIFONCITI SUPPRESSOR (T_S ) Controllano il funzionamento del sistema immunitario in quanto sopprimono linfociti B, macrofagi e linfociti T. Possono inoltre sopprimere una reazione immunitaria nei confronti di tutti gli antigeni , oppure nei confronti di un solo antigene. [La soppressione è necessaria per limitare la risposta immunitaria]

LINFOCITI CITOTOSSICI (T_CRL) Hanno la funzione di distruggere le cellule riconosciute come estranee ed anche i macrofagi che hanno inglobato degli antigeni. Tuttavia i linfociti citotossici sono regolati dai linfociti T helper e dai linfociti T suppressor.

.CELLULE DELLA MEMORIA

Sia i linfociti T che i linfociti B sono in grado di conservare una memoria immunologica specifica di lunga durata. Infatti alcune tra queste cellule sono capaci, dopo l'incontro con l'antigene, di resistere per molti anni in forma quiescente, e quindi pronte ad attivarsi nel caso di un successivo incontro con quell' antigene specifico.

.CELLULE NATURAL KILLER

Sono cellule ad attività fagocitaria che colpiscono i bersagli in modo diretto, senza essere attivate da un meccanismo di presentazione all'antigene per mezzo di macrofagi. Le cellule natural killer colpiscono selettivamente le cellule tumorali.

.CITOCHINE

Sono sostanze proteiche solubili, che hanno il compito di promuovere la proliferazione e la differenziazione delle cellule immunitarie. Rappresentano quindi un mezzo di comunicazione per le cellule immunitarie.

►ANTIGENI ED ANTICORPI Sono sostanze estranee all'organismo (non self) che possono reagire specificamente con gli anticorpi. Essendo però gli antigeni, molto più grandi rispetto agli anticorpi, questi reagiscono attraverso un DETERMINANTE ANTIGENICO, ovvero attraverso parti molecolari specifiche superficiali ( es. alcuni aminoacidi). Gli anticorpi sono altamente specifici in quanto sono in grado di percepire le variazioni delle strutture molecolari degli antigeni (percepiscono anche la variazione di un singolo aminoacido).Gli anticorpi inoltre sono in grado di identificare una sequenza aminoacidica o la loro conformazione spaziale.

.SPECIFICITA' E CONFIGURAZIONE DEGLI ANTIGENI La specificità di un antigene dipende dalla struttura chimica superficiale, tanto che modificandola si ha la scomparsa di alcune proprietà antigeniche. La specificità dipende anche dalla configurazione spaziale dell'antigene, anche se la configurazione incide essenzialmente sul processo di identificazione. L'immunogenicità di una proteina è data da :  - dimensioni

natura degli aminoacidi che compongono il determinante immunologica

accessibilità del determinante

►IMMUNOGENI Sono sostanze che provocano una reazione immunitaria, queste non solo si legano agli anticorpi, ma stimolano una risposta che coinvolge diverse tipologie di cellule immunitarie. Non tutti gli antigeni sono immunogeni, infatti alcune molecole di piccole dimensioni non riescono a provocare la risposta immunitaria.

L'IMMUNOGENITA' dipende da:

NATURA CHIMICA le proteine sono le sostanze a più alto potere immunogeni; seguono i polisaccaridi ed i lipidi legati a gruppi proteici.

DIMENSIONI

GRADO DI ESTRANEITA' ALL'ORGANISMO maggiore è la diversità della proteina estranea dalle proteine dell'organismo, maggiore sarà la risposta immunitaria

INTRODUZIONE PARENTALE DEL GENERE se gli antigeni entrano in contatto il sistema immunitario, superando senza alterazioni le barriere epidermiche, l'effetto immunologica sarà più intenso.

►APTENI Sono sostanze di piccole dimensioni che da sole non riescono ad attivare una risposta immunologica, mentre attivano la risposta immunitaria se associate con proteine, che in questo caso prendono il nome di CARRIER. In questi casi si ha la produzione di anticorpi che possono reagire sia contro l'aptene che contro il carrier.

RIASSUNTO DELLE DIFESE SPECIFICHE.

I linfociti B sono responsabili della risposta immunitaria di tipo umorale, che si basa sulla di produzione e sull'azione di particolari molecole proteiche, che vengono indicate con il nome di anticorpi o immunoglobuline, le quali dopo esser state sintetizzate dal linfocita B vengono riversate nel torrente circolatorio. I linfociti T invece sono invece i protagonisti della risposta immunitaria di tipo cellulare o cellulo- immediata, che non comporta la produzione di anticorpi, bensì questa è basata sull'attivazione degli stessi linfociti T , che intervengono attraverso il contatto cellula- cellula. I linfociti costituiscono la seconda linea di difesa dell'organismo, in quanto proteggono l'ambiente interno dallo sviluppo dei microrganismi patogeni che sono riusciti a superare le difese superficiali delle cute e delle mucose. Le sostanze capaci di indurre la reazione immunitaria, in generale macromolecole come proteine, lipidi e glicoproteine, vengono indicate con il nome di antigeni o anche immunogeni. Una delle proprietà fondamentali del sistema immunitario è proprio la capacità di saper distinguere le proprie molecole (self) da quelle estranee (non- self) venute a contatto con l'organismo. Solitamente regioni di aminoacidi di una proteina sono sufficienti a scatenare una risposta immunitaria, e queste regioni sono chiamate determinanti antigenici, ed i quali possono essere presenti più volte sulla superficie di uno stesso antigene. Per questo motivo data la specificità della risposta immunitaria, uno stesso antigene si lega a più anticorpi diversi tra loro, ognuno diretto contro i complementari antigeni. Dopo l'attivazione con l'antigene il linfocita è indotto a clonarsi dando vita a cellule effettrici ed a cellule della memoria. Le cellule effettrici sono quelle cellule deputate all'intervento nella risposta immunologica, mentre le cellule della memoria hanno il compito di conservare la memoria del particolare antigene a cui l'organismo è stato esposto. Le cellule della memoria sono delle cellule cloni già attivate nei confronti dell'antigene, e quindi sono già predisposte alla differenziazione in cellule effettrici nel caso di un successivo incontro con quell'antigene. Questo spiega perché la seconda risposta immunitaria ad un determinato antigene risulta più intensa e rapida rispetto alla prima risposta.

ANTICORPI E LA RISPOSTA UMORALE

L'attivazione di un linfocita B inizia nel momento in cui l'antigene specifico si lega alle immunoglobuline di membrana stimolando una serie di reazioni che portano alla divisione cellulare, ed al successivo differenziamento delle cellule clone, che vengono in parte trasformate in plasmacellule ed in parte in cellule della memoria. I processi di differenziazione  e di differenziamento dei linfociti B, sono indotti dal legame di molecole di segnale, le interleuchine, con i rispettivi recettori di membrana presenti sulla superficie dei linfociti B. Le interleuchine sono secrete dai linfociti T helper, e svolgono funzioni come fattori di crescita e fattori di differenziazione. I linfociti B a seguito del legame con il fattore di crescita (interleuchine) , si moltiplicano per mitosi e si trasformano in plasmacellule dopo un successivo legame con i fattori di differenziazione (interleuchine). I linfociti B che invece dopo la divisione non entrano in contatto con fattori differenziali, sono destinati a diventare cellule della memoria. La funzione delle plasmacellule è quella di sintetizzare un gran numero di anticorpi e di riversarli nel sangue. Gli anticorpi sono molecole proteiche complesse, vengono spesso indicati come immunoglobuline o gammaglobuline, perché nel tracciato elettroforetico delle proteine sierologiche vengono riscontrate nella frazione γ. Gli anticorpi secreti dalle plasmacellule si legano agli antigeni specifici formando dei complessi anticene- anticorpo (immunocomplessi) , che favoriscono l'intervento delle strutture capaci di distruggere le sostanze estranee.

LINFOCI T E LA RISPOSTA CELLULO- IMMEDIATA

.I linfociti T helper possiedono dei recettori di membrana che necessitano del doppio riconoscimento dell'antigene e delle proteine MHC per essere attivati. Se il riconoscimento avviene da parte dei macrofagi o dei linfociti B, che espongono sulla loro membrana antigeni associati con le proteine MHC, i linfociti T Helper vengono indotti a diversificarsi ed a secernere sostanze, come le linfochine o le interleuchine, che stimolano i linfociti B a differenziarsi in plasmacellule ed i linfociti T Citotossici a moltiplicarsi ed esprimere la loro funzione specifica.

.I linfociti T Citotossici sono riconoscono direttamente l'antigene, ma hanno bisogno di un'altra cellula che lo presenti ad essi, esponendo l'antigene sulla propria membrana a livello delle proteine MHC. In questo caso le cellule che espongono gli antigeni, possono essere cellule qualsiasi dell'organismo infettate dal virus, le quali legano alle proprie proteine di membrana MCH le proteine virali, come antigeni. I linfociti T Citotossici, una volta attivati ad legame MCH- antigene e dalle sostanze inviate dai linfociti T Helper ( interleuchine), vanno incontro a una serie di divisioni mitotiche, preparandosi ad eliminare le cellule infettate dai virus. Il sistema del doppio riconoscimento restringe il loro intervento letale alle sole cellule infettate da virus, che viene esercitato attraverso l'accumulo e la liberazione di una particolare proteine chiamata perforina, la quale ha la capacità di perforare le membrana della cellula infettata, provocandone la morte.

L'IMMUNITA' UMORALE è maggiormente coinvolta nelle infezioni batteriche e nei fenomeni allergici, mentre l' IMMUNITA' CELLULO-IMMEDIATA è volta soprattutto all'eliminazione dei virus e al rigetto dei trapianti

TECNICHE DIAGNOSTICHE

Sono tecniche basate su reazioni in vitro tra antigene ed anticorpo. Le indagini possono essere di tipo identificativo, per valutare la presenza o meno di anticorpi specifici nel sangue, oppure l'indagine può essere di tipo quantitativo, per determinare la concentrazione degli anticorpi presenti, ed in questo caso il risultato dell'analisi viene espresso come titolo anticorpali, il quale è il reciproco della massima diluizione di un antisiero ancora in grado di dare una reazione antigene- anticorpo appariscente. Perché avvenga una reazione antigene- anticorpo è necessario che i SITI ATTIVI dell'anticorpo si incastrino perfettamente con i GRUPPI DETERMINANTI dell'antigene , tale combinazione è regolata da forze chimico- fisiche. In vitro le reazioni avvengono in 2 fasi distinte. Nella fase primaria si ha la formazione degli IMMUNOCOMPLESSI, ovvero la formazione di complessi dati dalla combinazione specifica tra l'antigene e l'anticorpo regolata da forze elettrostatiche; mentre nelle seconda fase gli immunocomplessi formatisi, si avvicinano per formare degli AGGREGATI dando vita ad un intorbidamento, che può essere visibile ad occhio nudo a seconda della natura dell'antigene. Infatti se l'antigene in questione è di natura molecolare ed è solubile, questo darà vita ad un precipitato microscopico, mentre se l'antigene è di natura corpuscolare, questo darà origine ad agglutinati visibili ad occhio nudo. Invece se l'antigene è rappresentato da una tossina o da un enzima, si avrà una reazione di neutralizzazione, che agirà sulla natura biologica dell'antigene in questione. Le reazioni sierologiche vengonoclassificate nelle seguenti categoria: - reazione di precipitazione

reazione di agglutinazione

reazione di neutralizzazione.

.REAZIONE DI PRECIPITAZIONE

Nella reazione di precipitazione l'antigene e l'anticorpo danno luogo alla formazione di un aggregato microscopico, e ciò avviene quando l'antigene in soluzione acquosa, viene posto a contatto con l'anticorpo in presenza di elettroliti. Gli anticorpi intrappolano gli antigeni in un reticolo molecolare, che in vitro si manifesta come un'opalescenza.

.REAZIONE DI AGGLUTINAZIONE

La reazione di agglutinazione differisce dalla reazione di precipitazione, per la presenza di un antigene corpuscolato e quindi non solubile. Infatti quando l'antigene corpuscolato (AGGLUTINOGENO), la reazione con l'anticorpo specifico corrispondente (AGGLUTININA), porta alla formazione di AGGLUTINATI, ovvero ammassi visibili ad occhio nudo.

. TEST DI GRAVIDANZA.

La gonadotropina corionica umana (b- HCG) è un ormone glicoproteico idrosolubile, presente nelle urine e nel siero durante la gravidanza. Il test di inibizione dell'agglutinazione con il metodo passivo,permette di evidenziare durante la gravidanza, la produzione delle βb- HCG e quindi con questo test è possibile diagnosticare o meno l'inizio di una gravidanza. L'ormone HCG è legato chimicamente a particelle in lattice, e può essere agglutinato da degli anticorpi anti-b- HCG  appositamente aggiunti nel caso in cui nelle urine esaminate non fossero presenti antigeni liberi;mentre se nel campione sono presenti le

b - HCG libere, gli anticorpi anti- bβ- HCG, si legheranno esclusivamente all'antigene libero e solubile dando luogo ad una reazione di precipitazione non visibile ad occhio nudo. Questo tipo di reazione è una reazione di inibizione in quanto la presenza dell'ormone βb- HCG inibisce la reazione di agglutinazione tra l'antigene associato a particelle in lattice e gli anticorpi. Se c'è agglutinazione il test risulta negativo, mentre il test è positivo se non avviene la reazione di agglutinazione.