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Il sistema immunitario 0. 0 Le difese innate dell’organismo umano Le difese innate contro le infezioni comprendono la pelle, le cellule fagocitarie e.

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1 Il sistema immunitario 0

2 0 Le difese innate dell’organismo umano Le difese innate contro le infezioni comprendono la pelle, le cellule fagocitarie e le proteine antimicrobiche Le difese immunitarie innate sono presenti ed attive nel nostro organismo molto prima di essere esposto ad agenti patogeni, come virus e batteri. Sono largamente non specifiche, cioè non distinguono un invasore dall’altro.

3 0 Figura 19.1A Batteri I macrofagi sono grandi cellule fagocitarie che circolano nel liquido interstiziale e, quando incontrano cellule infettate da virus o da batteri, le inglobano.

4 Nuovi virus Cellula ospite 1 Produce interferone, ma viene uccisa dai virus 4 Cellula ospite 2 È protetta dall’azione dei virus grazie all’interferone della cellula 1 2 Attivazione dei geni per l’interferone mRNA 3 Molecole di interferone DNA 1 Acido nucleico virale Le proteine antivirali bloccano la riproduzione virale L’interferone stimola la cellula ad attivare i geni delle proteine antivirali 5 Figura 19.1B Gli interferoni sono proteine prodotte dalle stesse cellule infettate dai virus che stimolano le altre cellule a resistere a essi.

5 La risposta infiammatoria mette in moto i meccanismi di difesa non specifica La risposta infiammatoria costituisce il nostro principale sistema di difesa innato ed è innescata da qualsiasi danno ai tessuti. 0 Spillo Superficie dell’epidermide Batteri Segnali chimici Globulo bianco 1 Danno al tessuto; liberazione di segnali chimici quali l’istamina 2 Aumento della permeabilità e dilatazione dei vasi sanguigni locali; passaggio dei fagociti verso la regione lesa 3 I fagociti (macrofagi e neutrofili) eliminano i batteri e ciò che rimane delle cellule danneggiate; il tessuto si rimargina Gonfiore Accumulo di fagociti e di liquido interstiziale nell’area infiammata Fagociti Vaso sanguigno Figura 19.2

6 I principali effetti della risposta infiammatoria sono quelli di disinfettare e di ripulire il tessuto lesionato. La risposta infiammatoria aiuta a prevenire l’estendersi dell’infezione ai tessuti circostanti. 0

7 Durante l’infezione il sistema linfatico assume un ruolo d’importanza fondamentale Il sistema linfatico è costituito da una fitta rete di vasi, da numerosi linfonodi, dalle tonsille, dalle adenoidi, dall’appendice e dalla milza. 0 Figura 19.3 Tonsille Linfonodi Dotto linfatico destro, che si immette nella vena succlavia destra Timo Dotto toracico Midollo osseo Vasi linfatici Milza Dotto toracico, che si immette nella vena succlavia sinistra Linfonodo Valvola Vaso linfatico Capillare sanguigno Cellule tissutali Liquido interstiziale Capillare linfatico Adenoidi Appendice Aggregati di linfociti e macrofagi

8 I vasi linfatici trasportano un liquido, chiamato linfa, che è simile al liquido interstiziale ma con un minore contenuto di ossigeno e di sostanze nutritive. Il sistema linfatico ha due principali funzioni: riportare nel sistema circolatorio il liquido interstiziale e combattere le infezioni. 0

9 La risposta immunitaria neutralizza specifici invasori L’immunità conferita dal sistema immunitario viene detta immunità acquisita e si sviluppa a pieno solo in seguito all’esposizione a sostanze estranee chiamate antigeni. Quando entra in contatto con un antigene, il sistema immunitario risponde con un incremento del numero di cellule che attaccano direttamente gli invasori o che producono le proteine di difesa chiamate anticorpi. 0 La risposta immunitaria acquisita

10 L’immunità attiva, cioè le resistenza a uno specifico invasore, viene solitamente acquisita dopo un’infezione naturale, ma può essere innescata con una procedura medica, nota come vaccinazione. È anche possibile sviluppare un’immunità passiva (per esempio acquisendo anticorpi attraverso il latte materno o da un siero contenente anticorpi specifici). 0

11 I linfociti forniscono una duplice difesa Le cellule responsabili della risposta immunitaria sono i linfociti: 0 Midollo osseoTimo Cellule staminali Linfociti immaturi Linfociti B Immunità umorale Per via sanguigna Recettori antigenici Per via sanguigna Linfociti T Immunità mediata da cellule Linfonodi, milza e altri organi linfatici Processo finale di maturazione dei linfociti B e T in un organo linfatico Altre parti del sistema linfatico Figura 19.5A Alcuni linfociti immaturi continuano a svilupparsi nel midollo osseo e si specializzano diventando linfociti B (o cellule B) Altri passano dal midollo osseo al timo dove si specializzano, diventando linfociti T (o cellule T).

12 0 Figura 19.5B Ogni individuo produce un enorme numero di linfociti B e T diversi; si stima che ognuno di noi ne abbia tra 100 milioni e 100 miliardi di tipi differenti, un numero sufficiente per riconoscere e attaccare praticamente tutti i tipi di antigeni che potremmo mai incontrare.

13 Gli antigeni hanno regioni specifiche a cui si legano gli anticorpi In genere, gli anticorpi riconoscono determinate regioni, i determinanti antigenici, presenti sulla superficie di un antigene. 0 Molecole di anticorpo A Siti di legame per l’antigene Antigene Determinanti antigenici Molecola di anticorpo B Figura 19.6

14 Solo i linfociti selezionati e attivati dagli antigeni danno origine a un clone di cellule che innesca la risposta immunitaria Una volta all’interno del corpo, un particolare antigene attiva solo quel piccolissimo numero di linfociti che possiede un ben preciso recettore specifico. In seguito, tali cellule proliferano formando una popolazione di cellule geneticamente identiche (un clone) adatte per combattere quel determinato antigene. 0

15 Le tappe della selezione clonale Nelle risposta immunitaria primaria, la selezione clonane sviluppa cellule effettrici e cellule della memoria in grado di garantire un’immunità per tutta la vita. Nella risposta immunitaria secondaria, le cellule della memoria sono attivate da una seconda esposizione allo stesso antigene che induce una risposta più energica e veloce. 0

16 0 Risposta immunitaria primaria Linfociti B con recettori antigenici diversi Crescita, divisione e differenziam ento di un linfocita Molecole di anticorpi Plasmacellule che producono anticorpi Reticolo endoplasmatico Cellule della memoria Recettore antigenico (anticorpo sulla superficie cellulare) Molecole di antigeni 2 Prima esposizione all’antigene Molecole di antigene 6 Seconda esposizione allo stesso antigene Molecole di anticorpi Reticolo endoplasmatico Plasmacellule che producono anticorpi Cellule della memoria Risposta immunitaria secondaria Figura 19.7A Risposta immunitaria primaria e secondaria: Primo clone

17 0 Seconda esposizione all’antigene X, prima esposizione all’antigene Y Prima esposizione all’antigene X Risposta immunitaria primaria all’antigene X Risposta immunitaria primaria all’antigene Y Anticorpi per l’antigene Y Anticorpi per l’antigene X Concentrazione di anticorpi Tempo (giorni) Risposta immunitaria secondaria all’antigene X Figura 19.7B Risposta immunitaria primaria e secondaria a confronto La risposta immunitaria secondaria avviene più velocemente delle risposta immunitaria primaria.

18 Gli anticorpi sono le «armi» dell’immunità umorale I linfociti B sono le cellule coinvolte nell’immunità umorale. Le plasmacellule, cioè le cellule effettrici prodotte per selezione clonale, fabbricano e secernono gli anticorpi, le proteine che hanno la funzione di «armi» molecolari di difesa. 0

19 0 Figura 19.8 Catena leggera Catena pesante C C V V V C V C Siti di legame per l’antigene Ogni molecola di anticorpo ha un sito di legame per l’antigene, cioè una regione responsabile della funzione di riconoscimento e di legame con l’antigene.

20 Neutralizzazione Agglutinazione di cellule Precipitazione di antigeni in soluzione Attivazione del complemento Lisi della cellula Fagocitosi Virus Batterio Batteri Molecole di antigeni Molecole del complemento Cellula estranea Foro Macrofago Favoriscono laPorta alla Gli anticorpi individuano quali antigeni devono essere distrutti Gli anticorpi promuovono l’eliminazione dell’antigene attraverso diversi meccanismi. 0 Figura 19.9 Il legame tra anticorpi e antigeni inattiva gli antigeni tramite

21 Il sistema immunitario si basa sulle nostre «impronte» molecolari La capacità del sistema immunitario di riconoscere le molecole appartenenti al proprio organismo, ossia di distinguere il self dal non self, permette di combattere molecole estranee senza danneggiare le proprie. Le cellule di ogni persona hanno sulla membrana particolari glicoproteine self che costituiscono le impronte molecolari (fingerprint) e contrassegnano le cellule del corpo rendendole inattaccabili dai propri linfociti. 0

22 Gli anticorpi monoclonali sono armi efficaci sia nella ricerca biologica sia nella terapia medica Gli anticorpi monoclonali sono prodotti fondendo una cellula tumorale con un normale linfocita B: la cellula ibrida produce molecole di anticorpi specifici per un singolo determinante antigenico. 0 COLLEGAMENTI Antigene iniettato nel topo Cellule tumorali in un terreno di coltura Linfociti B (prelevati dalla milza) Cellule tumorali Cellule fuse insieme per produrre cellule ibride Una cellula ibrida viene posta in un terreno di coltura Anticorpo Coltura di cellule ibride che producono anticorpi monoclonali Figura 19.11A

23 Gli anticorpi monoclonali sono particolarmente utili nelle diagnosi medica. Con gli anticorpi monoclonali sono anche stati ottenuti risultati incoraggianti nel trattamento di diverse malattie, incluso il cancro. 0

24 I linfociti T helper organizzano la difesa mediata da cellule e favoriscono l’immunità umorale Ci sono almeno due tipi principali di linfociti: i linfociti T citotossici, che attaccano le cellule infettate da agenti patogeni; i linfociti T helper, che svolgono molteplici funzioni nella risposta immunitaria, coadiuvando l’attività dei linfociti T citotossici e dei macrofagi e stimolando i linfociti B a produrre anticorpi. 0 L’immunità mediata da cellule

25 0 Tutto il sistema immunitario mediato da cellule e gran parte di quello umorale dipendono dalla precisa interazione tra le cellule APC e i linfociti T helper. Questa interazione attiva i linfociti T helper che, a loro volta, possono poi andare ad attivare altre cellule del sistema immunitario.

26 0 I linfociti T helper riconoscono e si legano al complesso self-non self esposto sulla superficie di una cellula APC. I linfociti T helper attivati promuovono la risposta immunitaria in molti modi e possono attivare i linfociti T citotossici e i linfociti B.

27 0 Figura Microbo Macrofago Antigene prodotto dal microbo non self 1 Proteina self (proteina MHC di classe II) Cellula APC Interleuchina-1 (partecipa all’azione del linfocita T helper) Linfocita T helper Interleuchina-2 partecipa all’attivazione di altri linfociti T e B Immunità umorale (secrezione di anticorpi da parte delle plasmacellule) Linfocita T citotossico Immunità mediata da cellule (attacca le cellule infette) Sito di legame per l’antigene Sito di legame per la proteina self Linfocita B Complesso self-non self Recettore del linfocita T Attivazione di un linfocita T helper e suo ruolo nell’immunità:

28 L’AIDS distrugge i linfociti T helper lasciando il corpo privo di difese I virus dell’AIDS può eliminare i linfociti T helper dell’organismo compromettendo drasticamente la sua capacità di combattere le infezioni. 0 COLLEGAMENTI Colonizzata EM 7000  Figura 19.13

29 0 3 Lisi della cellula infettata 1 Il linfocita T citotossico si lega alla cellula infettata 2 La perforina produce fori nella membrana della cellula infettata Complesso self-non self Cellula infettata Linfocita T citotossico Molecola di perforina Antigene estraneo Enzima che può indurre l’apoptosi Formazione del foro Figura I linfociti T citotossici uccidono le cellule infette I linfociti T citotossici si legano alle cellule infettate e le distruggono.

30 I linfociti T citotossici possono prevenire il cancro I linfociti T citotossici possono difendere l’organismo dai tumori maligni nello stesso modo in cui lo difendono dai microbi. 0 Colonizzata SEM 4370X Figura 19.15

31 Un funzionamento scorretto del sistema immunitario può provocare disturbi e malattie Le malattie autoimmuni insorgono quando il sistema immunitario «fa confusione» e reagisce contro le molecole del proprio corpo. Le persone affette da malattie da immunodeficienza sono prive di uno o più componenti del sistema immunitario. Un lieve indebolimento del sistema immunitario può derivare anche da stress fisici ed emotivi. Le allergie sono causate da una sensibilità anomala ad antigeni presenti nel nostro ambiente, chiamati allergeni. 0 COLLEGAMENTI

32 0 Figura Linfocita B (plasmacellua) Determinante antigenico 1Allergene (granulo pollinico) 2I linfociti B producono anticorpi 3Gli anticorpi si attaccano al mastocita Sensibilizzazione: esposizione iniziale all’allergene Mastocita Istamina 4L’allergene si lega agli anticorpi del mastocita 5Viene liberata istamina che causa i sintomi dell’allergia Successiva esposizione allo stesso allergene Le due fasi di una reazione allergica:


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