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Evoluzione della Immunologia

L'Immunologia

L’immunologia è una branca delle scienze biomediche che si occupa della struttura e funzionamento del sistema immune (SI) in tutti gli organismi. Questa scienza studia e descrive tutti gli aspetti legati alle difese dell’organismo contro le infezioni o meglio contro qualsiasi noxa patogena esterna ed interna.

Da secoli era noto che i soggetti guariti da una malattia infettiva raramente contraevano una seconda aggressione della stessa. Possiamo datare le prime osservazioni immunologiche al 430 a.C., anno in cui Tucidide studiò e descrisse gli effetti di un’epidemia di peste che colpì la città di Atene; lo studioso greco annotò nei suoi scritti come le persone già contagiate dal morbo, e sopravvissute, raramente contraevano ancora una volta la malattia, nonostante fossero a stretto contatto con i contagiati, divenendo così refrattari; più tardi questi soggetti furono definiti Immuni da “immunis: cittadino romano esente dalle tasse”.

Ad oggi lo spettro di studi dell’immunologia è enormemente vasto. Le scoperte scientifiche dell’ultimo secolo e l’avanzamento tecnologico hanno permesso a questa scienza di poter indagare molto a fondo sul funzionamento del nostro SI. Grazie a ciò l’uomo è riuscito ad arginare molte delle più grandi epidemie, a conoscere la patogenesi di tante patologie ed ora si appresta a cercare la soluzione al male del ventunesimo secolo: il cancro.

 

Il Sistema Immune (SI)

 

Il sistema immune è una complessa rete integrata di organi, cellule e mediatori chimici, sviluppatasi nel corso dell’evoluzione per difendere l’organismo da qualsiasi forma di insulto alla sua integrità da parte di qualsiasi tipo di noxa patogena.

 

Struttura

Il SI è composto da vari organi localizzati in diverse parti del corpo, distribuiti in:

  • organi linfatici primari: midollo osseo e timo, sedi in cui si sviluppano e maturano i linfociti;
  • organi linfatici secondari: milza, linfonodi, tonsille ed adenoidi, appendice e placche di Peyer nell’intestino, sedi in cui i linfociti maturi provenienti dal timo e dal midollo osseo incontrano ed interagiscono con l’antigene catturato dalle APC;
  • tessuti linfatici: MALT (mucose associated lymphoid tissue) è l’acronimo che designa il tessuto linfoide associato alle mucose dell’organismo; sono raccolte linfatiche collocate in vari organi definite come:
    • GALT (gut-associated lymphoid tissue), tessuto linfoide associato alle mucose intestinali;
    • BALT (bronchial-associated lymphoid tissue), tessuto linfoide associato alle mucose polmonari (trachee, bronchi);
    • SALT (skin-associated lymphoid tissue), tessuto linfoide associato alla cute.

 

Vi sono inoltre altre raccolte linfatiche associate alle mucose nasali, oculari, laringee, ed endoteli vasali.

Infine fanno parte del SI numerosi tipi cellulari presenti nel sangue e nei tessuti come: cellule dendritiche, linfociti T e B e plasmacellule, eosinofili, basofili/mastociti, neutrofili, monociti/macrofagi; tutti questi sono gli elementi effettori delle risposte immuni mediante recettori cellulari, ligandi, immunoglobuline, citochine e altri tipi di mediatori chimici.

 

Funzioni

Il SI esercita le sue funzioni secondo determinate regole:

  • Agisce con una organizzazione di tipo Clonale:
    ciascun linfocita sintetizza un solo tipo di recettore di membrana che può legare solo un determinato antigene. Il legame tra antigene e recettore provoca l’attivazione del linfocita, che prolifera dando luogo ad una popolazione di linfociti identici con lo stesso recettore: tali linfociti sono detti Cloni e il processo con il quale si formano è detto Selezione Clonale.
  • Discrimina tra self e non-self:
    una proprietà fondamentale del SI è la capacità di distinguere tra strutture endogene da preservare (Self) e strutture esogene nocive per l’organismo da eliminare (non-Self).

 

Le Parole chiave del SI sono:

  • Riconoscere una minaccia patogena mediante il sistema MHC, attivando le difese contro essa e discriminando tra Self e Non-Self.
  • Comunicare: la continua comunicazione tra cellule immunologiche mediante la rete delle numerose citochine che si legano ai recettori specifici sulle cellule è fondamentale per il regolare e ordinato funzionamento del SI.

La straordinaria capacità del Sistema Immune di “discriminare tra il self ed il non-self” fino all’ultimo singolo aminoacido dà origine a due importanti funzioni: conseguenti processi di tipo autoimmune contro componenti SELF.

  • Reagisce a qualsiasi sostanza estranea con risposte umorali e/o cellulari di tipo innato o acquisito:
    Tradizionalmente, gli immunologi hanno classificato le risposte immunitarie in due tipi: innata e adattativa e ambedue i tipi sono essenziali per la sopravvivenza degli individui.
    Le Risposte Innate sono effettuate da un gran numero di cellule specializzate come i macrofagi, i neutrofili, le cellule natural killer (NK) e le cellule dendritiche (DC), insieme a molte molecole (mediatori chimici), come le citochine, gli interferoni α, β e γ (INF), le chemochine, la proteina C reattiva e le proteine che fanno parte della cascata del complemento. I componenti del sistema innato possono essere attivati entro pochi minuti od ore dall’inizio dell’infezione o dalla somministrazione del vaccino. Questa risposta rapida è indispensabile per la sopravvivenza degli individui, perché in genere sono necessari molti giorni affinché i componenti del sistema adattativo entrino in funzione.
    Le Risposte Acquisite (adattative) sono realizzate da un complesso sistema, regolato dalle citochine e formato dalla triade: cellule presentanti l’antigene (APC), T-linfociti e B-linfociti.
    L’immunità adattativa si suddivide in immunità umorale, esercitata dai B-linfociti con sintesi di immunoglobuline anticorpali e in immunità cellulo-mediata, esercitata dai T-linfociti; alle risposte immuni prendono parte attiva le cellule immunoflogistiche come mast-cells, neutrofili, eosinofili oltre alle varie e numerose citochine e altri componenti molecolari.
  • Agisce per mezzo di cellule, immunoglobuline e citochine:
    • Cellule: le fondamentali cellule immunologiche ed immunoflogistiche che operano nelle risposte immuni sono: Fagociti, Cellule dendritiche, Macrofagi, Granulociti neutrofili e Monociti, Mast-cellule, Linfociti T e B.
    • Immunoglobuline: sono Gamma-globuline, secrete dai linfociti-B, che hanno la funzione difensiva anticorpale: in caso di infezioni o processi immunoflogistici la sintesi di anticorpi aumenta notevolmente con una concentrazione nel plasma ematico. Le Gammaglobuline appartengono a cinque classi diverse: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE.
    • Citochine: Le citochine sono mediatori polipeptidici, non antigene-specifici, che fungono da segnali di comunicazione fra le cellule del sistema immunitario e fra queste e diversi organi e tessuti. Le citochine prodotte da cellule del sistema immunitario sono dette linfochine o interleuchine.
  • Interagisce con i sistemi Nervoso, Endocrino e Intestinale:
    Il sistema immunitario è intimamente connesso agli altri sistemi (nervoso ed endocrino) che condiziona e dai quali è condizionato. Questi sistemi fanno parte di un circuito biologico totalmente integrato, in quanto gli stessi segnali bioumorali sono utilizzati per lo scambio di informazioni e le comunicazioni tra i tre sistemi. Recentemente sono state chiaramente dimostrate le interconnessioni del sistema intestinale con i tre sistemi Immune, nervoso ed endocrino: infatti si è visto che il SI interagisce anche con l’intestino il cui ruolo è molto più importante di quanto si pensava una volta, tanto da definirlo come secondo cervello; infatti esso è dotato di un sistema nervoso costituito da una fitta rete di neuroni in costante correlazione con il Sistema Nervoso. Inoltre, esiste uno stretto collegamento con il SI mediante il Microbiota, vero e proprio organo che include almeno un migliaio di batteri (peso di ca. 1,5 kg) e ca. 2.000 specie diverse. L’interazione fra microbiota e sistema immunitario servirebbe prima ad “addestrare” e poi a “tenere allenate” le varie funzioni di quest’ultimo. Pertanto si potrebbe considerare l’uomo come un “super-organismo”: risultato della combinazione del suo patrimonio genetico e del suo “microbioma”, l’insieme dei geni dei microorganismi localizzati nel tubo digerente.
  • Ripara il danno con le Stem Cells:
    Ogni organo o tessuto possiede una propria nicchia biologica, un micro-ambiente tridimensionale in cui  le Stem Cells sono protette e controllate da cellule nutrici (cellule nicchia fibroblasto-simili); la Nicchia è regolata da una rete di segnali biochimici (Notch, Wnt e TGFβ) che forniscono alla cellula staminale le informazioni necessarie sul momento opportuno per replicarsi in caso di bisogno per il danno di un organo o tessuto.

 

La Medicina Personalizzata

La grande promessa della Medicina Personalizzata: la sequenza del DNA permette di conoscere le variazioni del genoma che predispongono alle malattie; in un prossimo futuro sarà possibile fare una predizione accurata. Lo studio di una carta dei rischi genetici a partire dall’età neonatale e, ancor prima, dall’epoca del concepimento, rappresenterà una nuova conquista in ambito medico e si assisterà all’evoluzione della medicina da “medicina curativa” a “medicina preventiva” e infine a “medicina predittiva”.

Con la farmacogenetica e la farmacogenomica (conoscenza dei rischi genetici), viene capovolto il processo diagnostico: la diagnosi di malattia verrà sempre più effettuata prima che il paziente abbia dei sintomi, prima che si ammali, addirittura prima di nascere.

Le scoperte scientifiche e l’avanzamento tecnologico dell’ultimo secolo hanno permesso alla scienza di indagare a fondo sul funzionamento del nostro Sistema Immunitario, spesso rivoluzionando idee e dogmi del passato; pertanto si può affermare che: molto di quanto sembra scientificamente e tecnologicamente impossibile oggi, lo è a causa della nostra ignoranza, ma potrebbe un giorno diventare possibile e normale.

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