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Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia 2 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

C 6 – Il sistema linfatico e l’immunità 3 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il sistema linfatico ha compiti di trasporto e di difesa immunitaria Il sistema linfatico svolge funzioni omeostatiche ed è costituito dai vasi linfatici e dagli organi linfatici. Gli organi linfatici producono e immagazzinano le cellule che combattono gli agenti patogeni che vengono in contatto con il nostro organismo. I vasi linfatici formano un sistema a senso unico che parte dai capillari linfatici, i quali raccolgono l’eccesso di liquido interstiziale e lo convogliano al sistema cardiovascolare. Essi trasportano la linfa, che contiene acqua, lipoproteine, ioni, gas e proteine del liquido interstiziale, e molecole per la difesa immunitaria, chiamate anticorpi, che sono prodotte dai linfociti. 4 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I vasi e gli organi del sistema linfatico 5 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

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, 2012

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 e globuli bianchi. 7 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

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, 2012

I linfonodi sono piccole strutture ovoidali dislocate lungo i vasi linfatici. Ogni linfonodo presenta al suo interno numerosi 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, 2012

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, 2012

La prima difesa contro le malattie è di tipo non specifico e innato La prima linea di difesa comprende vari modi di contrastare gli agenti patogeni. L’immunità ha inizio con le difese aspecifiche, cioè generali, che comprendono i quattro tipi illustrati nella figura a sinistra. 11 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La prima difesa contro le malattie è di tipo non specifico e innato Le barriere all’ingresso sono formate dalla pelle e dalle membrane mucose che rivestono i tratti dei sistemi respiratorio, digerente e urinario. Esse comprendono inoltre alcune molecole antimicrobiche e la flora batterica che risiede in alcune parti del nostro corpo. 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; essi 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, 2012

La risposta infiammatoria è una reazione localizzata a un’invasione di 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, 2012

La seconda difesa contro le malattie è di tipo specifico La seconda linea di difesa ha come bersaglio degli antìgeni specifici. Essa richiede quindi che l’organismo sia capace di riconoscere una particolare molecola, chiamata antìgene. Alcuni di essi per il nostro corpo sono antìgeni 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 antìgeni sono invece chiamati antìgeni self, cioè propri, perché il nostro stesso corpo li produce. 14 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

L’immunità specifica può essere attiva o passiva 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 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. 15 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

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 antìgeni grazie a recettori per gli antìgeni (BCR e TCR) specifici, che si legano ad essi. Ciascun linfocita ha recettori che si combinano esclusivamente con un solo tipo di antìgene. 16 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Panoramica delle difese specifiche 17 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

L’immunità mediata da anticorpi dipende dai linfociti B Il modello della selezione clonale descrive cosa accade quando il recettore di un linfocita B (BCR) si lega a un antìgene: (1) quando un BCR incontra il relativo antìgene, vi si lega inducendo l’attivazione del linfocita B, che comincia a proliferare; (2) il linfocita B attivato dal legame con l’antìgene si divide producendo plasmacellule, che secernono anticorpi e (3) cellule della memoria, che garantiscono l’immunità a lungo termine. 18 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

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. 19 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

L’immunità mediata da cellule dipende da diversi tipi di linfociti T Nel timo, gli ormoni timici stimolano i linfociti T a sviluppare i recettori T degli antigeni (TCR). I TCR non sono tuttavia capaci di riconoscere un antìgene senza un aiuto: l’antìgene deve essere «presentato» da apposite cellule che presentano l’antigene (APC), che possono essere delle cellule dendritiche oppure dei macrofagi. 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 istocompatibilità (MHC). 20 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I tipi principali di linfociti T sono i citotossici e gli helper Se una cellula che presenta l’antìgene 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’antìgene. Se invece una cellula che presenta l’antìgene 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. 21 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I tipi principali di linfociti T sono i citotossici e gli 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. 22 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Gli anticorpi monoclonali hanno numerosi impieghi terapeutici Ciascuna plasmacellula che deriva da un singolo linfocita B secerne anticorpi contro un antìgene specifico: essendo tutti dello stesso tipo, essi 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; essi si possono inoltre impiegare per la diagnosi di numerose infezioni e malattie, inclusa la diagnosi precoce del cancro. 23 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Una reazione immunitaria abnorme può essere dannosa Il rigetto dei tessuti da donatore rende difficoltoso il trapianto di organi. Il rigetto 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. 24 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le malattie autoimmuni sono disturbi a lungo termine Le malattie autoimmuni sono disturbi di varia gravità in cui il sistema immunitario scambia gli auto-antìgeni per antìgeni estranei; ne risulta un’infiammazione cronica in cui i linfociti T citotossici o gli anticorpi attaccano le cellule del proprio corpo come se esponessero antìgeni non-self. Eccone alcuni esempi: • l’artrite reumatoide provoca infiammazioni ricorrenti alle articolazioni; • nella miastenia grave gli anticorpi attaccano le giunzioni neuromuscolari; • il lupus sistemico eritematoso è caratterizzato dalla presenza di anticorpi nel nucleo delle cellule del corpo. 25 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La celiachia è un’intolleranza alimentare curabile con la dieta 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. La celiachia non è una condizione che si possa invertire, ma è possibile evitarne le conseguenze sulla salute adottando una dieta del tutto priva di glutine. 26 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le reazioni allergiche possono essere debilitanti e talvolta pericolose Le allergie sono situazioni di ipersensibilità verso certe sostanze. Le risposte allergiche a questi antìgeni, definiti in questo caso allergèni, comprendono danni di grado molto variabile ai tessuti. La risposta allergica immediata si scatena nel giro di pochi secondi dal contatto con l’allergène. Lo shock anafilattico è un tipo di risposta allergica immediata che si verifica quando l’allergène entra nel circolo sanguigno. 27 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Diversi tipi di citochine sono usate per le terapie anticancro Le citochine sono delle proteine solubili che agiscono come molecola-segnale nella risposta immunitaria. Esse stimolano il lavoro dei globuli bianchi e sono studiate come possibili molecole per coadiuvare la terapia contro il cancro. Le citochine comprendono: • gli interferoni, che sono prodotti dalle cellule infettate da virus e segnalano ad altre cellule la necessità di difendersi; • le interleuchine, che vengono prodotte dai globuli bianchi e agiscono stimolando altri leucociti; • il fattore di necrosi tumorale, prodotto dai macrofagi, che ha la capacità di promuovere la risposta infiammatoria e di causare la morte di una 28 cellula cancerosa. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012