Comunicazione delle Scienze Biomediche. Prof.ssa Cristina Cerboni (con il Prof. Marco Binotto)

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1 Comunicazione delle Scienze iomediche Prof.ssa Cristina Cerboni (con il Prof. Marco inotto) Anno Accademico Introduzione al Corso - Il Sistema Immunitario Il materiale presente in questo documento viene distribuito solamente per uso interno ed esclusivamente a scopo didattico.

2 TESTI

3 IMMUNITA e infezioni! La parola immunità deriva dal latino immunitas. Si riferisce alla protezione dalla perseguibilità legale di cui godevano i senatori romani in carica (immunità parlamentare). Immunità = protezione dalle malattie, e in particolare dalle malattie infettive. (Immunodeficienza => deficit del sistema immunitario; alta suscettibilità alle infezioni) Il sistema immunitario è l insieme delle cellule e molecole responsabili dell immunità. La loro risposta coordinata verso le sostanze estranee è definita risposta immunitaria. Essa ha lo scopo sia di eliminare una infezione se già in atto, che di prevenirla in futuro.

4 IMMUNOLOGIA L IMMUNOLOGIA è lo studio degli eventi cellulari e molecolari che si verificano quando un organismo entra in contatto con microbi o altre molecole estranee. L IMMUNOPATOLOGIA è lo studio dei casi in cui il sistema immunitario non funziona correttamente: Es: reazioni di ipersensibilità (risposta immunitaria inappropriata verso componenti propri autoimmunità, o contro componenti ambientali allergie).

5 Obiettivi del corso Conoscere le basi molecolari e cellulari del sistema immunitario. Comprendere come queste si possano coordinare e regolare, e quindi comprendere i meccanismi principali responsabili della risposta immunitaria contro agenti infettivi. Approfondire come un malfunzionamento del sistema immunitario possa portare allo sviluppo di una patologia specifica (es. immunodeficienza, malattia autoimmune, tumore, ecc.).

6 Il SISTEMA IMMUNITARIO per sconfiggere patogeni diversi utilizza numerose strategie di difesa che prevedono meccanismi: differenti specializzati interattivi e tra loro integrati molto complessi

7 IL SISTEMA IMMUNITARIO Il sistema immunitario è l insieme delle cellule e molecole responsabili dell immunità. E un sistema complesso di Cellule Tessuti Molecole (mediatori solubili) strettamente INTERCONNESSI e finemente REGOLATI Il sistema immunitario è essenziale per la sopravvivenza dell organismo!

8 Sistema Immunitario: Cellule, Tessuti e Molecole Cellule: Linfociti, cellule Natural Killer (NK), Cellule Dendritiche (DC), Monociti, Macrofagi, Granulociti. Tessuti: Organi linfoidi primari (centrali) e secondari (periferici). Molecole: anticorpi, citochine, fattori del complemento, proteine plasmatiche.

9 SISTEMA IMMUNITARIO Insieme di cellule, tessuti e molecole che mediano la resistenza alle infezioni (immunità). Quindi, funzioni e meccanismi volti ad eliminare: - MICROORGANISMI PATOGENI ma anche: - CELLULE TRASFORMATE (tumori) - TESSUTI ESTRANEI (trapianti) Fondamentale per la sopravvivenza e per il mantenimento dello stato di salute Versatilità, riconoscimento, risposta

10 La risposta immunitaria è: 1. Indotta dall ingresso dell agente patogeno 2. Diretta contro l agente patogeno (specificità) 3. Autolimitante omeostasi 4. Dotata di memoria protezione a lungo termine N.. La risposta immunitaria si sviluppa a livello sistemico: inizia in un tessuto specifico, ma poi si estende a più tessuti, anche i più distanti (es., vaccinazione).

11 Le funzioni del sistema immunitario Riconoscere gli organismi estranei invasori Prevenire/limitare la loro diffusione Eradicare la loro presenza nell organismo Ritornare ad uno stato quiescente (omeostasi) Instaurare uno stato di protezione (memoria)

12 Le funzioni (e le implicazioni) del sistema immunitario difesa contro le infezioni 1. un deficit immunitario determina un'aumentata suscettibilità alle infezioni. 2. la vaccinazione, stimolando specificamente le difese immunitarie, protegge contro le infezioni. la risposta immunitaria rappresenta un ostacolo per il trapianto e la terapia genica. riconoscimento dei tessuti trapiantati e di proteine estranee è possibile effettuare un'immunoterapia contro i tumori. difesa contro i tumori gli approcci immunologici di laboratorio che utilizzano anticorpi sono largamente impiegati nella medicina clinica e nella ricerca scientifica. gli anticorpi sono reagenti altamente specifici per discriminare qualsiasi classe di molecole

13 IL SISTEMA IMMUNITARIO PUO ESSERE anche CAUSA DI MALATTIA se: E DEFICITARIO: IMMUNODEFICIENZE REAGISCE VERSO IL SELF: AUTOIMMUNITA MEDIA REAZIONI INAPPROPRIATE: IPERSENSIILITA /ALLERGIE Per contro è possibile manipolare il sistema immunitario, per es. con la vaccinazione, allo scopo di stimolarne selettivamente alcuni componenti e stabilire uno stato di protezione, ossia di immunità (memoria).

14 TIPI DI PATOGENI

15 Il sistema immunitario ci protegge contro 4 classi di patogeni! E ogni patogeno infetta e si stabilisce in siti ad esso più consoni per sopravvivere

16 Il sistema immunitario si è evoluto per proteggere il nostro organismo dall invasione di diversi tipi di patogeni I patogeni hanno diverse forme e dimensioni, e si possono localizzare in diversi siti del nostro organismo

17 Classificazione immunologica dei patogeni: extracellulari ed intracellulari V P F W P F F F P P DIVERSE STRATEGIE DI DIFESA DA PARTE DELL OSPITE

18 In che modo gli organismi patogeni creano danno? secernendo all esterno delle cellule infettate delle esotossine (difterite, tetano, colera ); producendo all interno delle cellule infettate delle endotossine (meningite, polmonite, tifo, dissenteria, peste, ecc.); uccidendo le cellule in cui penetrano (virus, batteri, protozoi); attivando una risposta immunitaria inadeguata o eccessiva (infiammazione cronica, autoimmunità)

19 Different classes of pathogens require appropriate immune responses V P F W P F F F P P

20 DEFINIZIONE DI ANTIGENE ANTIGENI: tutte quelle sostanze estranee che inducono una risposta immunitaria specifica, o che sono riconosciute da linfociti e anticorpi. Alcuni antigeni derivano da microbi, altri no.

21 Due tipi di risposta immunitaria: I diversi meccanismi della risposta immunitaria possono essere raggruppati in due categorie principali: 1) Risposta immunitaria innata o naturale, precoce, sempre presente, che interviene subito e riconosce molecole comuni e diffuse tra microrganismi diversi. Protezione iniziale, prima linea di difesa. 2) Risposta immunitaria acquisita o adattativa, che si attiva più lentamente e tardivamente. E però capace di distinguere in maniera estremamente specifica le diverse molecole estranee, ed è in grado di rispondere ad esse in modo sempre più potente dopo contatti ripetuti (memoria immunologica).

22 La risposta immunitaria si sviluppa in fasi: Immunità innata o naturale 1) Fase precoce (0-5 gg), pronta risposta (pochi sec!) Controllo/limitazione dell infezione Immunità adattativa, acquisita o specifica 2) Fase tardiva (da giorni a settimane), più lenta Si «adatta» al patogeno e lo elimina Immunità di lunga durata (memoria immunologica)

23 Ricordate! Patogeno/Antigene Immunità innata Immunità adattativa

24 Quali sono i partecipanti alla risposta immunitaria? maturazione Le cellule IMMMUNITA CELLULARE riconoscimento attivazione funzioni effettrici Presenti nei tessuti o in movimento nella linfa, nei linfonodi e nel sangue I mediatori solubili IMMMUNITA UMORALE citochine anticorpi altri mediatori immunoregolazione attività effettrice

25 LE CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO

26 La risposta immunitaria innata e adattativa And Gra ILCs DC Assenza di memoria assa specificità Dotata di memoria Alta specificità (antigene-specifica) Innata: piante, insetti Adattativa: vertebrati (ca.360 milioni di anni)

27 Componenti cellulari e solubili del sistema immunitario lymphocytes T NK leucocytes phagocytes monocyte others platelet Tissue cells granulocytes antibodies cytokines complement cytokines Immunità innata Immunità adattativa

28 PERCENTUALE DI LEUCOCITI NEL SANGUE Qual è la formula leucocitaria e come si determina? E il conteggio dei diversi tipi di leucociti che sono presenti nel sangue. Si determina con contaglobuli automatici su plasma-edta (sangue non coagulato) Normal total White lood Cell (WC) count: 4,000-11,000/mm 3 di sangue Leucociti 100% x10 6 /ml Neutrofili 40-74% 1.9-8x10 6 /ml Linfociti 19-48% x10 6 /ml Monociti % x10 6 /ml Nota: I valori possono variare leggermente da laboratorio a laboratorio Eosinofili % x10 6 /ml asofili % x10 6 /ml

29 PERCENTUALE DI LEUCOCITI NEL SANGUE Leucociti 100% x10 6 /ml Neutrofili 40-74% 1.9-8x10 6 /ml Linfociti 19-48% x10 6 /ml Monociti % x10 6 /ml Eosinofili % x10 6 /ml LINFOCITI T CD % CD % CD % LINFOCITI 2-19 % CELLULE NK 2-28% asofili % x10 6 /ml

30 Origine delle cellule del sistema immunitario

31 LIFE SPAN Months/ years L ematopoiesi (o emopoiesi) genera tutti i componenti cellulari presenti nel sangue cellule del sangue/giorno: 200x10 9 globuli rossi 100x10 9 globuli bianchi 100x10 9 piastrine one marrow Few days 10x se necessario! 100 days 7-8 days

32 Siti di ematopoiesi negli esseri umani Mak & Saunders, Fondamenti di Immunologia, Zanichelli

33 Come distinguiamo le popolazioni linfocitarie? Cluster di Differenziamento (CD): i marcatori fenotipici Le diverse popolazioni linfocitarie si identificano grazie a dei marcatori di superficie (CD1, CD2, CD3, CD363). Sono proteine funzionalmente attive, specifiche della cellula che le esprime. Le molecole CD vengono individuate e misurate con specifici anticorpi monoclonali. Uno degli strumenti utilizzati per contarle, identificarle, caratterizzarle, ecc., è il FACS (o citofluorimetro).

34 o FACS (Fluorescence-Activated Cell Sorter)

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