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Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 19 Il sistema immunitario.

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Presentazione sul tema: "Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 19 Il sistema immunitario."— Transcript della presentazione:

1 Copyright © 2006 Zanichelli editore Capitolo 19 Il sistema immunitario

2 Copyright © 2006 Zanichelli editore Le difese innate dellorganismo umano 19.1 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 dallaltro.

3 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore Nuovi virus Cellula ospite 1 Produce interferone, ma viene uccisa dai virus 4 Cellula ospite 2 È protetta dallazione dei virus grazie allinterferone della cellula 1 2 Attivazione dei geni per linterferone mRNA 3 Molecole di interferone DNA 1 Acido nucleico virale Le proteine antivirali bloccano la riproduzione virale Linterferone 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.2 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. Spillo Superficie dellepidermide Batteri Segnali chimici Globulo bianco 1 Danno al tessuto; liberazione di segnali chimici quali listamina 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 nellarea infiammata Fagociti Vaso sanguigno Figura 19.2

6 Copyright © 2006 Zanichelli editore I principali effetti della risposta infiammatoria sono quelli di disinfettare e di ripulire il tessuto lesionato. La risposta infiammatoria aiuta a prevenire lestendersi dellinfezione ai tessuti circostanti.

7 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.3 Durante linfezione il sistema linfatico assume un ruolo dimportanza fondamentale Il sistema linfatico è costituito da una fitta rete di vasi, da numerosi linfonodi, dalle tonsille, dalle adenoidi, dallappendice e dalla milza. 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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.

9 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.4 La risposta immunitaria neutralizza specifici invasori Limmunità conferita dal sistema immunitario viene detta immunità acquisita e si sviluppa a pieno solo in seguito allesposizione 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. La risposta immunitaria acquisita

10 Copyright © 2006 Zanichelli editore Limmunità attiva, cioè le resistenza a uno specifico invasore, viene solitamente acquisita dopo uninfezione naturale, ma può essere innescata con una procedura medica, nota come vaccinazione. È anche possibile sviluppare unimmunità passiva (per esempio acquisendo anticorpi attraverso il latte materno o da un siero contenente anticorpi specifici).

11 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.5 I linfociti forniscono una duplice difesa Le cellule responsabili della risposta immunitaria sono i linfociti: 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.6 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. Molecole di anticorpo A Siti di legame per lantigene Antigene Determinanti antigenici Molecola di anticorpo B Figura 19.6

14 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.7 Solo i linfociti selezionati e attivati dagli antigeni danno origine a un clone di cellule che innesca la risposta immunitaria Una volta allinterno 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.

15 Copyright © 2006 Zanichelli editore Le tappe della selezione clonale Nelle risposta immunitaria primaria, la selezione clonane sviluppa cellule effettrici e cellule della memoria in grado di garantire unimmunità 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.

16 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 allantigene 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore Seconda esposizione allantigene X, prima esposizione allantigene Y Prima esposizione allantigene X Risposta immunitaria primaria allantigene X Risposta immunitaria primaria allantigene Y Anticorpi per lantigene Y Anticorpi per lantigene X Concentrazione di anticorpi Tempo (giorni) Risposta immunitaria secondaria allantigene X Figura 19.7B Risposta immunitaria primaria e secondaria a confronto La risposta immunitaria secondaria avviene più velocemente delle risposta immunitaria primaria.

18 Copyright © 2006 Zanichelli editore 19.8 Gli anticorpi sono le «armi» dellimmunità umorale I linfociti B sono le cellule coinvolte nellimmunità 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.

19 Copyright © 2006 Zanichelli editore Figura 19.8 Catena leggera Catena pesante C C V V V C V C Siti di legame per lantigene Ogni molecola di anticorpo ha un sito di legame per lantigene, cioè una regione responsabile della funzione di riconoscimento e di legame con lantigene.

20 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 19.9 Gli anticorpi individuano quali antigeni devono essere distrutti Gli anticorpi promuovono leliminazione dellantigene attraverso diversi meccanismi. Figura 19.9 Il legame tra anticorpi e antigeni inattiva gli antigeni tramite

21 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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.

22 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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. 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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.

24 Copyright © 2006 Zanichelli editore I linfociti T helper organizzano la difesa mediata da cellule e favoriscono limmunità 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 lattività dei linfociti T citotossici e dei macrofagi e stimolando i linfociti B a produrre anticorpi. Limmunità mediata da cellule

25 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore Figura Microbo Macrofago Antigene prodotto dal microbo non self 1 Proteina self (proteina MHC di classe II) Cellula APC Interleuchina-1 (partecipa allazione del linfocita T helper) Linfocita T helper Interleuchina-2 partecipa allattivazione 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 lantigene 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 nellimmunità:

28 Copyright © 2006 Zanichelli editore LAIDS distrugge i linfociti T helper lasciando il corpo privo di difese I virus dellAIDS può eliminare i linfociti T helper dellorganismo compromettendo drasticamente la sua capacità di combattere le infezioni. COLLEGAMENTI Colonizzata EM 7000 Figura 19.13

29 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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 lapoptosi 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 Copyright © 2006 Zanichelli editore I linfociti T citotossici possono prevenire il cancro I linfociti T citotossici possono difendere lorganismo dai tumori maligni nello stesso modo in cui lo difendono dai microbi. Colonizzata SEM 4370X Figura 19.15

31 Copyright © 2006 Zanichelli editore 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. COLLEGAMENTI

32 Copyright © 2006 Zanichelli editore Figura Linfocita B (plasmacellua) Determinante antigenico 1Allergene (granulo pollinico) 2I linfociti B producono anticorpi 3Gli anticorpi si attaccano al mastocita Sensibilizzazione: esposizione iniziale allallergene Mastocita Istamina 4Lallergene si lega agli anticorpi del mastocita 5Viene liberata istamina che causa i sintomi dellallergia Successiva esposizione allo stesso allergene Le due fasi di una reazione allergica:


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