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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia 2 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

C 6 – Il sistema linfatico e l’immunità 3 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Il sistema linfatico ha compiti di trasporto e di difesa immunitaria Il sistema linfatico ha funzioni omeostatiche ed è costituito: • dagli organi linfatici, i quali producono e immagazzinano le cellule che combattono gli agenti patogeni che vengono in contatto con il nostro organismo. • dai vasi linfatici, i quali formano un sistema a senso unico che parte dai capillari linfatici, che raccolgono l’eccesso di liquido interstiziale e lo convogliano al sistema cardiovascolare. I vasi linfatici trasportano la linfa, che contiene: acqua, proteine, ioni, gas e anticorpi. 4 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

I vasi e gli organi del sistema linfatico 5 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Gli organi linfatici difendono l’organismo Gli organi linfatici comprendono: • il midollo osseo rosso • la ghiandola del timo • i linfonodi • la milza • le tonsille, le placche di Peyer e l’appendice 6 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Il midollo osseo rosso è il luogo in cui le cellule staminali si dividono e si differenziano dando origine a tutti gli elementi figurati del sangue: • piastrine • globuli rossi • globuli bianchi 7 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La ghiandola del timo Il timo è una ghiandola posta nella cavità toracica. I linfociti T migrano dal midollo osseo attraverso il sangue nel timo, dove maturano. 8 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

I linfonodi sono piccole strutture ovoidali dislocate lungo i vasi linfatici. Ogni linfonodo ha al suo interno spazi chiamati seni. Quando la linfa scorre nei seni viene filtrata dai macrofagi, globuli bianchi che fagocitano detriti e agenti patogeni. Nei linfonodi sono presenti anche molti linfociti B e linfociti T. 9 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La milza è formata in gran parte da polpa rossa, che ha il compito di filtrare il sangue. Essa contiene anche polpa bianca, che si trova all’interno della polpa rossa ed è costituita da piccoli ammassi di tessuto linfatico in cui si accumulano linfociti B e linfociti T. 10 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La prima linea di difesa: innata e aspecifica La prima linea di difesa comprende vari modi di contrastare gli agenti patogeni. L’immunità ha inizio con le difese aspecifiche, cioè generali. 11 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La prima linea di difesa: innata e aspecifica • Le barriere all’ingresso sono formate dalla cute e dalle membrane mucose che rivestono i tratti dei sistemi respiratorio, digerente e urinario. Esse comprendono inoltre alcune molecole antimicrobiche e la flora batterica. • Le proteine del complemento sono diverse proteine plasmatiche si attivano solo se stimolate dalla presenza di agenti patogeni. • Gli interferoni appartengono alla classe di proteine dette citochine. Sono prodotti da cellule infettate da virus e inducono le cellule sane a produrre sostanze che interferiscono con la replicazione virale. • I fagociti hanno la capacità di fagocitare i microbi e comprendono i neutrofili, gli eosinofili, i macrofagi e le cellule dendritiche. • Le cellule natural killer sono grossi linfociti granulari che uccidono cellule infettate da virus e cellule cancerose per contatto diretto. 12 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La risposta infiammatoria è una reazione localizzata ai patogeni La risposta infiammatoria coinvolge una serie di eventi che si manifestano nella zona interessata con arrossamento, gonfiore, dolore e aumento della temperatura. 13 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La seconda linea di difesa: specifica e acquisita La seconda linea di difesa ha come bersaglio degli antìgeni specifici, richiede quindi che l’organismo sia capace di riconoscere una particolare molecola, l’antigene. Alcuni di essi per il nostro corpo sono antigeni non-self, cioè estranei, poiché non li produciamo noi stessi. Agenti patogeni, come batteri e virus, e anche organi trapiantati da donatore portano antìgeni che il nostro sistema immunitario riconosce come estranei. Altri antigeni sono invece chiamati antigeni self, cioè propri, perché il nostro stesso corpo li produce. 14 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

L’immunità specifica attiva L’immunità attiva si sviluppa naturalmente in seguito a un’infezione. Per certe malattie è possibile indurre questo tipo di immunità con la somministrazione di vaccini. L’immunità di gregge si instaura quando gran parte della popolazione è vaccinata, così si riduce il rischio complessivo di contrarre l’infezione per tutti gli individui. 15 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

L’immunità specifica passiva L’immunità passiva è a breve termine e si ottiene quando una persona riceve degli anticorpi (immunoglobuline) che combattono eventuali infezioni. Per esempio, i lattanti ricevono gli anticorpi che forniscono immunità passiva dal latte materno. Esiste anche un’immunità passiva artificiale indotta in trattamenti di emergenza per rabbia, morbillo oppure contro occasionali morsi di vipera. In questo caso viene usato un siero contenente gammaglobuline. 16 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

I linfociti sono i responsabili diretti delle difese specifiche Le difese specifiche dipendono principalmente da due tipi di linfociti, chiamati linfociti B e linfociti T, entrambi prodotti dal midollo osseo rosso: • i linfociti B – maturano nel midollo osseo rosso e sono responsabili dell’immunità mediata da anticorpi. • i linfociti T – maturano nelle ghiandole del timo e sono responsabili dell’immunità mediata da cellule. I linfociti hanno la capacità di riconoscere gli antigeni grazie a recettori per gli antigeni (BCR e TCR) specifici, che si legano a essi. Ciascun linfocita ha recettori che si combinano esclusivamente con un solo tipo di antigene. 17 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Panoramica delle difese specifiche 18 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

L’immunità mediata da anticorpi dipende dai linfociti B Secondo la selezione clonale: 1. quando un recettore di un linfocita B (BCR) incontra il relativo antigene, vi si lega inducendo l’attivazione del linfocita B, che comincia a proliferare; 2. il linfocita B attivato dal legame con l’antigene si divide producendo plasmacellule; 3. le plasmacellule secernono anticorpi, cellule della memoria, che garantiscono l’immunità a lungo termine. 19 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

L’immunizzazione con i vaccini L’immunizzazione prevede l’uso di vaccini per stimolare la clonazione dei linfociti B e T. I vaccini sono costituiti dagli agenti patogeni stessi o dai loro prodotti molecolari, ma trattati in modo che abbiano perso la virulenza. 20 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

L’immunità mediata da cellule dipende da diversi linfociti T 1. Nel timo, gli ormoni timici stimolano i linfociti T a sviluppare i recettori T degli antigeni (TCR). 2. I recettori non possono riconoscere un antigene senza un aiuto: l’antigene deve essere legato ad apposite cellule che presentano l’antigene (APC), che possono essere delle cellule dendritiche o dei macrofagi. 3. Dopo aver fagocitato un patogeno, le APC consegnano i frammenti dell’agente patogeno a un lisosoma, e un frammento viene disposto in una proteina del complesso maggiore di 21 istocompatibilità (MHC). Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

I linfociti T si dividono in citotossici ed helper • Se una cellula che presenta l’antigene lo presenta disposto su una proteina MHC di classe I, i linfociti T clonati formano linfociti T citotossici che attaccheranno tutte le cellule che portano quell’antigene. • Se una cellula che presenta l’antigene lo espone su una proteina MHC di classe II, i linfociti T clonati si sviluppano in linfociti T helper. Alcune delle cellule clonate diventano infine linfociti T della memoria. Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018 22

I linfociti T si dividono in citotossici ed helper • I linfociti T citotossici agiscono contro cellule del nostro stesso organismo infettate da virus o da batteri o che sono diventate cancerose, pertanto l’immunità di cui sono responsabili è detta immunità mediata da cellule. • I linfociti T helper giocano un ruolo critico nella coordinazione delle difese aspecifiche e specifiche. Essi secernono le citochine, che stimolano la fagocitosi degli agenti patogeni e la produzione di cloni di linfociti T e di linfociti B. Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018 23

Gli anticorpi monoclonali hanno numerosi impieghi terapeutici Ciascuna plasmacellula che deriva da un singolo linfocita B secerne anticorpi contro un antigene specifico: essendo tutti dello stesso tipo, sono chiamati anticorpi monoclonali. Gli anticorpi monoclonali possono essere prodotti in laboratorio e sono utilizzati per la ricerca e in medicina. Per esempio, i test di gravidanza sfruttano le proprietà degli anticorpi monoclonali. Possono essere inoltre impiegati per la diagnosi di numerose infezioni e malattie, inclusa la diagnosi precoce del cancro. 24 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Le reazioni di rigetto Il rigetto dei tessuti da donatore rende difficoltoso il trapianto di organi. Si verifica perché gli anticorpi e i linfociti T citotossici si attivano per distruggere i tessuti estranei dell’organismo. Il rigetto degli organi trapiantati può essere controllato selezionando con attenzione l’organo da trapiantare e somministrando farmaci immunosoppressivi. Lo xenotrapianto, cioè il trapianto di tessuti e organi prelevati da animali su riceventi umani, è un altro modo per risolvere il problema del rigetto. 25 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Le malattie autoimmuni sono disturbi in cui il sistema immunitario scambia gli antigeni self per antigeni estranei. Ne risulta un’infiammazione cronica in cui i linfociti T citotossici o gli anticorpi attaccano le cellule del proprio corpo come se esponessero antigeni non-self. Alcuni esempi: • l’artrite reumatoide provoca infiammazioni ricorrenti alle articolazioni • nella miastenia grave gli anticorpi attaccano le giunzioni neuromuscolari • il lupus eritematoso sistemico è caratterizzato dalla presenza di anticorpi nel nucleo delle cellule • nella malattia di Crohn il sistema immunitario 26 aggredisce il tratto gastrointestinale Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

La celiachia è un’intolleranza alimentare Quando una persona celiaca si ciba di alimenti contenenti glutine si innesca una reazione immunitaria che danneggia l’intestino tenue e non permette il corretto assorbimento dei nutrienti. La causa ultima della malattia è ancora sconosciuta, ma vi è certamente una forte componente genetica. Inoltre non è una condizione che si possa invertire, ma è possibile evitarne le conseguenze sulla salute adottando una dieta del tutto priva di glutine. 27 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Le reazioni allergiche possono essere debilitanti e talvolta pericolose Le allergie sono situazioni di ipersensibilità verso certe sostanze. Le risposte allergiche a questi antigeni, definiti in questo caso allergèni, comprendono danni di grado molto variabile ai tessuti. La risposta allergica immediata si scatena pochi secondi dopo il contatto con l’allergène. Lo shock anafilattico è una risposta allergica immediata che si verifica se l’allergène entra nel circolo sanguigno. 28 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018

Diversi tipi di citochine usate nelle terapie anticancro Le citochine sono proteine solubili che agiscono come molecola-segnale nella risposta immunitaria. Stimolano i globuli bianchi e sono studiate come possibili molecole per coadiuvare la terapia contro il cancro. Le citochine comprendono: • gli interferoni – prodotti dalle cellule infettate da virus, segnalano ad altre cellule la necessità di difendersi • le interleuchine – prodotte dai globuli bianchi, agiscono stimolando altri leucociti • il fattore di necrosi tumorale – prodotto dai macrofagi, che promuove la risposta infiammatoria e causa la morte delle cellule cancerose 29 Sylvia S. Mader, Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2018