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Immunologia

Immunologia

L´immunologia è una branca delle scienze biomediche che ha come oggetto di studio il sistema immunitario; studia, perciò le risposte che l´organismo mette in atto per contrastare le infezioni da parte dei patogeni, come virus e batteri. Inoltre questa disciplina si occupa delle disfunzioni di questo sistema, ossia delle malattie autoimmuni, delle risposte di ipersensibilità e delle immunodeficienze. Infine, sono oggetto di analisi dell´immunologia i fenomeni che riguardano i trapianti: compatibilità tra donatore e ricevente e rigetto.

In particolare, l´immunologia classica si occupa dei meccanismi attraverso i quali l´organismo interagisce con gli agenti patogeni e di come funziona il fenomeno dell´immunità; perciò questo settore della medicina studia i componenti del sistema immunitario e le interazioni tra gli anticorpi e gli antigeni, cioè gli elementi che vengono riconosciuti come estranei dall´ organismo.

L´oggetto di studio dell´immunologia clinica sono, invece, le malattie del sistema immune e le patologie che sono causate da alterazioni del suo funzionamento. Inoltre questo settore dell´ immunologia si occupa del rigetto dei trapianti e della ricerca di metodi che li evitino senza dover ricorrere ai farmaci antirigetto. L´immunoterapia, invece, utilizza i meccanismi del sistema immune per la terapia di varie patologie, come il cancro, le immunodeficienze e le malattie autoimmuni.

Grazie ai passi avanti compiuti nella comprensione dei meccanismi che consentono il riconoscimento degli antigeni da parte degli anticorpi è stato possibile mettere a punto delle tecniche diagnostiche che permettono di individuare alcune molecole sfruttando l´esistenza di anticorpi in grado di riconoscerli. E´ questo il campo d´azione dell´immunologia diagnostica, utile sia per la ricerca, sia per la diagnosi propriamente detta. Infine, l´immunologia evolutiva mette a confronto le risposte immunitarie in specie viventi ed estinte per comprendere i fenomeni evolutivi in termini di sviluppo del sistema immunitario.

Il medico specializzato in questa disciplina è l´immunologo.

 


CENNI STORICI

 

L’immunologia è una disciplina scientifica di recente formazione. La sua nascita è strettamente legata al nome di Edward Jenner, ossia di colui al quale si deve la scoperta secondo la quale l’agente patogeno responsabile dell’insorgenza del vaiolo bovino era efficace come protezione contro il vaiolo umano. Per cui tramite inoculazione prelevò dai pazienti affetti dal vaiolo bovino l’agente patogeno specifico e lo inserì negli organismi di individui sani ed in tal modo li rese immuni dal vaiolo umano. La fondamentale scoperta di Jenner avvenne nel 1796.
Successivamente, agli inizi del ‘900, in Italia, la storia dell’Allergologia e Immunologia classica ricevette nuovi impulsi grazie alle iniziative guidate da studiosi come Cesare Frugoni, Giuseppe Sanarelli ed Amilcare Zironi, i quali approfondirono gli studi riguardanti le allergie. L’importanza e l’interesse suscitato da tali studi contribuì alla realizzazione della prima rivista di allergologia nel mondo europeo, ossia “I Quaderni dell’Allergia”, la cui fondazione risale al 1935. I fondatori della rivista furono i professori Maggioni e Sangiorgi.
In un secondo momento, ossia nel 1953 si assiste anche alla fondazione della Associazione Italiana per lo studio dell’Allergia. Agli inizi degli anni ’70 l’associazione viene investita da una corrente di modernizzazione che portò alla promozione di una efficiente organizzazione dei Congressi Nazionali che vennero articolati in Tavole rotonde, Simposi e Sedute di comunicazione. L’associazione, inoltre, era corredata anche da una rivista “folia allergologica” che negli anni ’70 fu diretta da un Comitato editoriale internazionale. Inoltre si decise di modificare la denominazione della Società e di unire così le discipline scientifiche di Allergologia e Immunologia Clinica.
Altra importante tappa raggiunta dalla specialità di Allergologia e dell’Immunologia Clinica come disciplina scientifica fu quella di essere inserita tra le discipline ospedaliere. Ciò avvenne tra il 1987 e il 1989. All’inserimento delle due discipline scientifiche tra le discipline ospedaliere segue peraltro il riconoscimento della figura professionale ospedaliera dell’ Allergologo e dell’Immunlogo Clinico.

 

 

SCUOLE DI FORMAZIONE, UNIVERSITA’ E CORSI DI AGGIORNAMENTO

 

Vi sono numerosi Atenei in Italia, dove è possibile frequentare il corso di laurea in Immunologia. Tra questi ricordiamo le Università di Padova, Pavia, Bologna, Bari, Cagliari, Genova, Roma, Siena ed Ancona. Anche se in quasi tutte le regioni di Italia esistono Facoltà di Immunologia, che prevedono la frequentazione di un corso di laurea triennale e di un corso di laurea specialistica della durata di due anni. Inoltre presso l’Università Vita- Salute San Raffaele, una volta conseguita la laurea di vecchio ordinamento o la laurea specialistica di nuovo ordinamento, è possibile partecipare ad un programma di Immunologia di base e applicata che concerne l’apprendimento e l’esecuzione di progetti di sperimentazione nell’ambito della Immunologia molecolare e cellulare.

 


PRESENZA IN ITALIA ED EFFICACIA SULLA POPOLAZIONE

 

Per quanto riguarda la presenza e l’efficacia sulla popolazione della disciplina scientifica di Immunologia in Italia è doveroso annoverare i numerosi reparti presenti nelle strutture ospedalierie italianei nell’ambito dell’Allergologia ed Immunologia. Così a Roma abbiamo l’ospedale pediatrico Bambino Gesù e il Policlinico Gemelli (Allergologia), a Torino l’ospedale infantile Regina Margherita, l’Umberto I (Allergologia) ed il reparto di Allergologia e Immunologia dell’Ospedale universitario Molinette San Giovanni Battista, a Verona il Policlinico Borgo Roma (Immunologia), a Milano il reparto di Allergologia e Immunologia dell’Ospedale Niguarda e dell’Ospedale Maggiore Policlinico Mangiagalli e Regina Elena, a Parma il reparto di Clinica e Immunologia medica dell’Ospedale Maggiore, a Palermo il reparto di allergologia dell’ospedale civico, a Firenze reparto di Immunopatologia clinica dell´Ospedale Pediatrico Meyer, a Roma il reparto di Immunologia dell´Ospedale Policlinico Umberto I, a Napoli il reparto di Immunologia clinica ed Allergologia dell´Ospedale Policlinico Federico II, a Pordenone il reparto di Allergologia e immunologia clinica dell´Ospedale Santa Maria degli Angeli.

 

 

TRATTATO DESCRITTIVO

 

Il sistema immunitario è costituito dall´insieme degli elementi chimici e cellulari che proteggono l´organismo da ogni forma di attacco da parte dell´ esterno. La sua azione si basa sulla capacità di distinguere ciò che è proprio dell´organismo cui appartiene (il self) e ciò che gli è estraneo (il non- self) e, quindi, deve essere eliminato per garantirne la sopravvivenza. Sono riconosciuti come non- self, ad esempio, i microrganismi, alcune sostanze estranee (come le tossine e gli allergeni) e, a volte, i tumori e i trapianti. Tale riconoscimento avviene a livello molecolare e prevede l´ interazione dell´ antigene, ossia dell´ elemento che scatena la risposta immunitaria, con recettori Toll-like, recettori dei linfociti T, complessi MHC e anticorpi.

E´ possibile distinguere due tipi di immunità:

- L´immunità aspecifica (o innata) è la forma evolutivamente più antica. E´ presente nell´ organismo sin dalla nascita, senza necessitare di un precedente contatto con l´antigene per poter agire. E´ costituita dalle barriere meccaniche alla penetrazione degli agenti esterni, come la pelle e da barriere chimiche, come il succo gastrico e la saliva; sono queste le componenti fisico-chimiche. Inoltre alcuni elementi cellulari contribuiscono a tale tipo di immunità, costituendo la componente biologica del sistema; si tratta delle cellule fagocitarie, che eliminano il no-self fagocitandolo, ossia inglobandolo al loro interno e, in seguito digerendolo. Inoltre, anche le cosiddette cellule natural killer (NK) fanno parte dei fattori responsabili di questa immunità. Infine, appartiene ai meccanismi di difesa innati il sistema del completamento, costituito da un insieme di proteine che interagiscono con le membrane cellulari attivando una risposta immunitaria.
L´immunità innata costituisce la prima e la più rapida forma di difesa che l´organismo può mettere in atto, ma serve anche come innesco per altre forme di risposta più sofisticate. Inoltre, ha un ruolo nell´eliminazione di strutture proprie dell´ organismo che siano danneggiate, come, ad esempio, i resti dei globuli rossi.

- L´immunità specifica (o acquisita) consente una risposta più lenta rispetto a quella innata, ma più efficace e mirata; inoltre, di questa risposta rimane la cosiddetta memoria immunologica, di modo che in caso di un secondo attacco all´ organismo da parte dello stesso patogeno la risposta possa essere più rapida ed efficace. A sua volta si divide in immunità umorale, resa possibile dall´azione degli anticorpi e immunità cellulare (o cellulo-mediata), che prevede l´intervento dei linfociti T e B. Solo in rari casi questi ultimi interagiscono direttamente con l´antigene; in genere, soprattutto per quanto riguarda le cellule T, l´agente estraneo viene digerito da macrofagi (o, in un numero minore di casi, cellule epiteliali o dell´ endotelio vascolare), che lo espongono sulla loro superficie.

Gli elementi cellulari del sistema immunitario

Le cellule che partecipano alla risposta immunitaria vengono raggruppate sotto la denominazione di globuli bianchi o leucociti. Si tratta di un insieme eterogeneo di elementi prodotti all´interno del midollo osseo e del timo che possono essere suddivisi in granulociti e agranulociti. Un ulteriore raggruppamento permette di distinguere i macrofagi, cui appartengono i granulociti neutrofili e i monociti.

I granulociti sono tutti i leucociti caratterizzati dalla presenza di granuli al loro interno; vengono richiamati a livello dei tessuti in presenza di stimoli infiammatori. Appartengono a questa classe i neutrofili, che costituiscono dal 50 al 65% dei globuli bianchi e contrastano le infezioni causate da funghi e batteri inglobando al loro interno tutti gli elementi da eliminare; contengono tre tipi di granuli: nei primari sono presenti sostanze ossidanti che permettono la distribuzione dei patogeni, nei secondari molecole responsabili dei processi infiammatori e nei terziari la gelatinasi, che digerisce i tessuti connettivi. I basofili, invece, sono i globuli bianchi che producono istamina, la sostanza responsabile dei fenomeni di infiammazione e presentano sulla loro superficie i recettori per una classe di anticorpi detti IgE, responsabili delle reazioni allergiche e di ipersensibilità. Infine, gli acidofili (o eosindofili) partecipano alla risposta all´infezione da parte dei parassiti e alle reazioni allergiche; anch´essi, infatti, presentano recettori specifici per le IgE. Inoltre producono istaminasi, un enzima che degrada l´istamina e, quindi, ha un´azione antinfiammatoria.

Al gruppo degli agranulociti (detti anche polimorfonucleati) appartengono i linfociti; sono così chiamati in contrapposizione ai granulociti, in quanto al loro interno non sono presenti granuli. Inoltre anche i monociti, che sono dei macrofagi, appartengono a questa classe. Fra i linfociti si distinguono le cellule B e le cellule T. Mentre i primi raggiungono la piena maturazione nel midollo osseo, i secondi maturano nel timo.
I linfociti B sono caratterizzati dalla presenza di recettori di membrana che permettono l´interazione con l´antigene; questo da il via alla selezione clonale, cioè alla proliferazione delle cellule che hanno interagito con il non-self. Al termine di questo processo si ottengono le cellule della memoria, che permangono nell´organismo, pronte a rispondere rapidamente alla presenza dell´ antigene che ha scatenato la selezione clonale; ciò è alla base della memoria immunitaria, quel fenomeno per cui se il sistema immunitario è già stato attivato da un agente estraneo è in grado di riconoscerlo più velocemente nel caso di una seconda infezione. Inoltre la selezione clonale permette di ottenere le plasmacellule, che sono le responsabili della produzione massiccia di anticorpi specifici per l´antigene che ha scatenato la risposta immunitaria.
I linfociti T sono ulteriormente classificabili in helper e citotossici. Questi ultimi agiscono provocando la lisi, cioè una vera e propria disgregazione, delle cellule che riconoscono come infettate. I linfociti helper, invece, producono e riversano al loro esterno le citochine, molecole che stimolano l´attività dei linfociti B (ad esempio, la loro proliferazione) e dei macrofagi. L´attivazione dei linfociti T è scatenata dal riconoscimento dell´antigene che viene esposto sulla superficie di altri elementi cellulari, come le cellule dendritiche che si trovano negli organismi linfoidi secondari (ad esempio i linfonodi); questo processo è definito presentazione dell´antigene ed è permesso dalla presenza di specifiche molecole sulle cellule presentanti l´antigene (APC, ossia macrofagi e linfociti B). In particolare, i linfociti T citossici riconoscono gli antigeni legati al complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) di classe I mediante una molecola chiamata CD8, mentre le cellule helper utilizzano CD4 per interagire con l´MHC di classe II. Nel timo i linfociti subiscono un processo di selezione attraverso il quale diventano in grado di riconoscere gli elementi propri dell´ organismo e quelli estranei; lasciato quest´organo circolano trasportati dal torrente sanguigno e nella linfa, attraversando anche la milza e i linfonodi.
Il 98% dei linfociti T e B si trova negli organi linfoidi secondari; da qui escono per sorvegliare ciò che accade nell´ organismo e nel momento in cui incontrano un patogeno attivano le risposte immunitarie.
Il ruolo svolto dai mastociti, cellule presenti in molti tipi di tessuto connettivo, è ancora oggi poco chiaro. Sono coinvolti nelle reazioni allergiche, nell´ asma, negli eczemi e, a volte, negli shock anafilattici; inoltre liberano eparina, un anticoagulante e istamina, che induce la contrazione dei muscoli liscia. Agiscono in modo simile ai granulociti basofili.
I macrofagi sono cellule in grado di inglobare al loro interno materiali estranei, detriti cellulari, cellule che devono essere eliminate e microrganismi, in un processo denominato fagocitosi. Appartengono a questa classe sia i granulociti neutrofili, sia i monociti che, dal sangue, migrano nei tessuti, dove partecipano sia all´immunità innata, sia all´ immunità specifica. Queste cellule possono essere riconosciuti dagli altri componenti cellulari del sistema immunitario e scatenare, così, la risposta specifica; inoltre possono eliminare ciò che hanno inglobato digerendolo all´ interno di organelli cellulari chiamati fagolisosomi, in una modalità tipica del sistema innato. Infine, i macrofagi producono le citochine, molecole che stimolano la proliferazione delle cellule che presiedono alle risposte infiammatorie.
Infine, le Natural Killer (NK), che costituiscono il 20% della popolazione linfoide, uccidono le cellule inserendo nella loro membrana dei canali di perforina, una sorta di cancello attraverso il quale possono passare degli enzimi che inducono la morte della cellula (granzimi). Queste cellule hanno un´elevata attività antitumorale e antivirale, partecipano all´immunità innata e coadiuvano l´attività del sistema del completamento.

 

Il sistema del completamento
Uno dei componenti del sistema immunitario è il cosiddetto completamento, costituito da proteine (C1-11 e altre di controllo), circolanti o localizzate sulla superficie delle cellule, che interagendo con le membrane, attivano una reazione a cascata che porta alla disgregazione degli elementi cellulari, dei batteri o all´eliminazione dei virus e all´ attivazione di cellule immunocompetenti (macrofagi e linfociti B e T). Il punto centrale di questa cascata di reazioni è la proteina C3, che può essere attivata attraverso due vie; mentre la via classica inizia con il riconoscimento da parte del completamento di due classi specifiche di anticorpi (IgM e IgG), la via alternativa non prevede il loro coinvolgimento ed è scatenata dall´ interazione diretta del completamento con la superficie delle cellule. Inoltre, esiste la cosiddetta via della lectina legante il mannosio (MBL), che prevede l´ interazione della lectina, una proteina che lega i carboidrati, con gli zuccheri presenti sulla superficie del patogeno (mannosio, fruttosio e altri ) e porta, come le altre, all´ attivazione di C3. Una volta che C3 è stata attivata parte una serie di altre reazioni a cascata che terminano con la formazione di pori nella membrana della cellula che deve essere eliminata; questi sono costituiti dal membrane attack complex (MAC) e provocano la morte di quest´ultima.

Il sistema del completamento partecipa all´attivazione della risposta infiammatoria interagendo con i recettori posti sulle membrane di diversi elementi cellulari, tra cui i neutrofili, i basofili, gli eosinofili e i monociti; in genere la sua attività è supportata dalle cellule NK. Inoltre può legarsi ai complessi antigene-anticorpo che si depositano sulle pareti dei vasi sanguigni, scatenando un´ infiammazione; in tal modo li rende più solubili e ne induce la fagocitosi. Infine C3 può attivare i linfociti B.

 

L´ opsonizzazione

Per facilitare la fagocitosi i microrganismi possono essere rivestiti dalle opsonine, delle molecole circolanti nel sangue. La stessa proteina C3 del sistema del completamento può agire in questo modo, attraverso un processo che viene definito opsonizzazione; altre opsonine sono la fibronectina, il fibrinogeno e la proteina C-reattiva. Se in alcuni casi questo processo coinvolge gli anticorpi, esiste anche un opsonizzazione non specifica che non prevede l´intervento delle immunoglobuline.


Gli anticorpi
Le immunoglobuline (o anticorpi) sono le molecole proteiche che permettono la reazione immunitaria specifica. Ciascuna di esse riconosce in modo estremamente specifico un antigene, ossia una porzione di un elemento che non appartiene all´ organismo; l´interazione scatena l´attivazione delle cellule del sistema immunitario, che eliminano l´agente estraneo e le cellule infettate.
Ogni immunoglobulina è costituita da due porzioni: il frammento Fc è invariabile, mentre il frammento Fv è diverso da anticorpo ad anticorpo ed è il responsabile della specificità del riconoscimento dell´ antigene.
Esistono diverse classi di immunoglobuline (Ig):
– le IgA sono presenti nelle secrezioni, come la saliva e il colostro;
– le IgM sono le prime che vengono prodotte al contatto con l´ ntigene e, quindi  sono le responsabili della cosiddetta risposta immunitaria primaria;
– le IgG costituiscono la maggior parte degli anticorpi circolanti; le classi 1 e 3 sono le responsabili dell´attivazione del completamento;
– le IgD sono gli anticorpi presenti sulla membrana dei linfociti B prima che questi interagiscano con l´antigene;
– le IgE sono coinvolte nelle risposte ai parassiti e nelle allergie.
I linfociti B nello stadio di differenziazione terminale e le plasmacellule producono anticorpi specifici per l´antigene che ha scatenato la risposta immunitaria.


Gli organi del sistema immunitario
Gli organi che appartengono al sistema immunitario sono i cosiddetti organi linfoidi, deputati alla produzione e alla circolazione della linfa, un liquido che scorre nei vasi linfatici e all´interno del quale vengono veicolate le cellule del sistema immunitario e altre sostanze in modo coordinato alla circolazione sanguigna. Gli organi linfoidi primari sono quelli in cui si ha la produzione delle cellule del sistema immunitario: midollo osseo e timo; i secondari, invece, sono quelli in cui i linfociti che sono venuti in contatto con l´antigene replicano e, eventualmente, si differenziano: milza, linfoidi, tonsille e tessuto linfoide associato alle mucose (MALT).
Nel timo avvengono la differenziazione e la maturazione dei linfociti T; è quindi particolarmente importante per la difesa delle infezioni virali e dai tumori. Inoltre produce degli ormoni (timosina, timopoietina e fattore timico sierico) che stimolano la crescita e la produzione dei linfociti T e regolano le funzioni degli organi linfatici secondari. I linfociti B vengono, invece, prodotti dal midollo osseo.
Nei linfonodi i linfociti riconoscono gli antigeni esposti sulla superficie dei macrofagi. Essi costituiscono un vero e proprio fronte di battaglia per il sistema immunitario; sono il punto di confluenza dei vasi linfatici e sono localizzati a livello della parte superiore del sistema respiratorio, nella regione laterale del collo, nel cavo ascellare, a livello dell´ intestino e nella regione inguinale. All´interno di ogni linfonodo sono presenti i noduli (o follicoli) linfatici, nei quali sono concentrati i linfociti B; al di sotto di essi si trovano i linfociti T, mentre nei cosiddetti seni si ritrovano macrofagi e plasmacellule. Fluendo all´interno dei linfonodi la linfa viene ripulita da tutte le cellule morte, dai microbi e dalle particelle estranee; infatti qui i macrofagi fagocitano i batteri, le cellule infettate dai virus ed eventuali cellule tumorali, mentre qualsiasi agente patogeno scatena una reazione infiammatoria che causa la proliferazione dei linfociti.

Il sistema immunitario associato alle mucose (MALT) è organizzato, in genere, in noduli linfatici distribuiti nelle mucose dei vari tessuti (stomaco, intestino, apparato urogenitale, sistema respiratorio, occhi, pelle, tiroide e vasi sanguigni), dove permette una risposta a livello locale. Il MALT prende nomi diversi a seconda della sua localizzazione: nell´intestino è detto GALT (gut associated lymphoid tissue, cioè l´ appendice ileo-cecale e le placche di Peyer), nei bronci BALT (bronchial- associated lymphoid tissue), nel naso NALT (nose-associated lymphoid tissue) e, infine, VALT (vascular-associated lymphoid tissue) nei vasi sanguigni. In questi noduli sono presenti linfociti B e plasmacellule che producono IgA e macrofagi. Inoltre, a livello gastrico si trovano le cellule M, che inglobano gli antigeni originati dalla digestione degli alimenti.

Così come i linfonodi filtrano la linfa, la milza filtra il sangue. La parte interna di quest´organo è chiamata polpa rossa ed è costituita da un tessuto spugnoso nel quale è possibile distinguere il tessuto linfoide (polpa bianca), formato dai corpuscoli di Malpighi, ricchi di linfociti T e di follicoli linfatici (detti di Malpighi), in cui sono presenti linfociti B in vari stadi di maturazione. Interposti alla polpa rossa si trovano dei cordoni di macrofagi, plasmacellule ed elementi del sangue. Quest´ultimo circola liberamente nel tessuto della milza, dove i macrofagi fagocitano gli elementi estranei e gli antigeni vengono riconosciuti dai linfociti; opsonine e la properdina, una molecola che attiva il sistema del completamento. Infine, quest´ organo produce linfociti e macrofagi.


Immunizzazione e vaccinazione

Ogni volta che si attiva una risposta immunitaria e vengono generate le cellule della memoria l´agente dannoso che l´ha scatenata non sarà più in grado di nuocere all´ organismo, perché quest´ultimo sarà in grado di sconfiggerlo sfruttando la memoria immunitaria. Questo fenomeno prende il nome di immunizzazione ed è alla base delle vaccinazioni, che prevedono la somministrazione di patogeni inattivati o attenuati o di loro tossine. Ciò non è sufficiente a provocare la malattia, ma stimola il sistema immunitario a produrre le cellule della memoria e protegge l´organismo da un eventuale infezione.

 

L´immunoterapia

L´immunoterapia è un approccio alla cura di una malattia basato sulla stimolazione delle difese naturali dell´organismo. Per ottenere questo effetto possono essere utilizzati i cosiddetti modificatori della risposta biologica (BRM), molecole naturali o ottenibili sinteticamente. Si tratta delle citochine (sostanze normalmente prodotte dalle cellule del sistema immunitario, come il TNF – fattore di necrosi tumorale -) o di anticorpi; entrambi stimolano il sistema immunitario o, nel caso dei tumori, regolano le risposte dell´organismo che consentono lo sviluppo del tumore. Inoltre, i BRM possono rendere le cellule tumorali più sensibili alla risposta immunitaria e inibire i meccanismi della trasformazione neoplastica (cioè il processo che trasforma una cellula normale in cellula tumorale). Infine possono limitare la formazione di metastasi.
In particolare, si parla di immunoterapia cellulare passiva quando, anziché stimolare il sistema immunitario del paziente, vengono infuse specifiche cellule, già attivate. Quando, invece, sono somministrati al paziente degli anticorpi si parla di immunoterapia passiva umorale. Questo tipo di approccio è stato utilizzato, ad esempio, per curare le leucemie linfoidi croniche e i linfomi B e T. Al contrario, l´immunoterapia specifica attiva mira a indurre una risposta immunitaria in un paziente che, da solo, non è riuscito ad attivare in modo sufficiente le sue difese; questo approccio può prevedere l´utilizzo di cellule tumorali opportunamente trattate o di vaccini con specifici antigeni tumorali, anche prodotti in laboratorio (peptidi di sintesi). Inoltre, è oggetto di studio la possibilità di utilizzare virus che rilasciano antigeni e adiuvanti batterici (come il bacillo tubercolare attenuato) che sembrerebbero aumentare i benefici di alcuni trattamenti chemio e radioterapici. Infine, gli interferoni sono molecole ad attività antitumorale e antivirale che, a seconda delle concentrazioni d´uso, possono aumentare o ridurre le funzioni immunitarie; le sperimentazioni effettuate ad oggi indicano che possono esercitare un´attività antitumorale su varie leucemie e altre forme di cancro.
L´immunoterapia trova applicazione anche in campo allergologico, in cui per limitare o eliminare i disturbi dati dall´esposizione all´allergene può essere effettuata un´ immunoterapia iposensibilizzante. Questa consiste nella somministrazione di dosi crescenti di allergene, che abituano il sistema immunitario alla sua presenza. E´ così possibile ridurre l´entità delle manifestazioni allergiche.


Le patologie del sistema immunitario

Le malattie che riguardano il sistema immunitario sono molte e di diverso tipo. In generale, si parla di granulocitopenia quando si ha una riduzione del numero di granulociti presenti nel sangue; ciò corrisponde, solitamente, alla diminuzione dei granulociti neutrofili. La leucocitosi è, invece, caratterizzata da un aumento di concentrazione dei globuli bianchi del sangue. Infine, si definisce leucopenia la diminuzione progressiva dei leucociti.
 

Le malattie immuno-mediate

Si definisce malattia autoimmune una condizione patologica causata da una risposta immunitaria diretta contro elementi dell´organismo (il self). Questi ultimi possono essere riconosciuti come estranei per diversi motivi, ad esempio perché modificati in seguito a un processo patologico. Altre volte, invece, la maturazione dei linfociti B avviene in modo scorretto e porta ad una loro attivazione in presenza di molecole self o immunoglobuline che riconoscono elementi non-self vengono riconosciute da altri anticorpi. Infine, le malattie autoimmuni possono essere dovute alla formazione di immunocomplessi nei tessuti. In generale, l´elemento proprio dell´ organismo che viene riconosciuto come estraneo viene definito autoantigene.
Il quadro clinico associato a questo tipo di malattia è quello tipico di un processo infiammatorio, con manifestazioni sistemiche come febbre, astenia (mancanza di forza muscolare) e anemia. Inoltre a ciascuna patologia è associata una serie di problematiche organo-specifiche dipendenti dal bersaglio della reazione autoimmune; queste varianodalle alterazioni morfologiche ai difetti funzionali. Infine possono esserci anche manifestazioni collaterali, come la crioglobulinemia (cioè la precipitazione al freddo degli anticorpi circolanti) e fenomeni vasculitici (lesioni dei vasi sanguigni di origine non infettiva).
Queste patologie possono riguardare in modo specifico degli organi oppure essere non specifiche.
Un esempio di malattia autoimmune organo-specifica è il diabete mellito di tipo I, caratterizzato da un´elevata concentrazione di glucosio nel sangue a causa della carenza di insulina, l´ormone che regola l´utilizzo di questo zucchero. La mancanza d´insulina è dovuta dalla distribuzione delle cellule ß del pancreas, responsabili della sua produzione; nei soggetti affetti i linfociti T citotossici uccidono queste cellule in una reazione immunitaria anomala diretta contro elementi propri dell´ organismo. Anche il lupus eritematoso sistemico (LES), una malattia reumatica, è causata da una reazione autoimmune. In tal caso l´autoantigene è il DNA: nei malati vengono prodotti anticorpi diretti contro quest´ ultimo. Nell´artrite reumatoide, invece, la reazione autoimmune erode, inizialmente, la cartilagine periferica e arriva danneggiare anche l´osso, con conseguenti dolori e perdita delle funzionalità delle articolazioni. In questo caso un cofattore per lo sviluppo della malattia sembra essere l´ infezione da parte del virus di Eppstein-Barr.
Diversi studi hanno analizzato la possibile familiarità delle malattie autoimmuni. E´ stato, così, evidenziato che è possibile che più patologie di questo tipo si sviluppino contemporaneamente, indicando una predisposizione generica, controllata da fattori comuni, allo sviluppo di questo tipo di malattie. Il fatto che ci sia una base genetica per tali patologie permette di cercare una cura basata sulla terapia genica, cioè sull´introduzione del gene sano nelle cellule in cui è presente la variante mutata che causa la malattia; questi studi sono attualmente in corso.
Anche le allergie sono delle patologie immuno-mediate; esse si sviluppano a causa di una reattività eccessiva del sistema immunitario nei confronti di molecole che, normalmente, sono innocue per l´organismo, gli allergeni. Le forme più comuni di allergie coinvolgono le immunoglobuline e prevedono l´attivazione dei mastociti. Questo tipo di patologia è studiata in modo specifico dall´ allergologia.


Le immunodeficienze

La mancanza di una o più funzioni del sistema immunitario causa delle patologie che ricadono sotto la denominazione di immunodeficienze. Le carenze funzionali possono essere di origine congenita (come nel caso della SCID, Severe Combined Immunodeficiency), derivate da un´infezione (ad esempio, l´AIDS, Acquired Immune Deficiency Sindrome) o causate da farmaci (come la ciclosporina, che viene utilizzata per sopprimere le funzioni immunitarie e, quindi, prevenire il rigetto nei trapianti d´organo). In queste malattie il malfunzionamento del sistema immunitario rende il paziente più suscettibile alle infezioni e allo sviluppo di alcuni tipi di tumore.
La SCID è una forma di immunodeficienza che deriva da gravi difetti funzionali sia dei linfociti T, sia dei linfociti B. Tali carenze comportano lo sviluppo di una serie di infezioni, spesso pericolose per la vita, già nei primi mesi dopo la nascita, come polmoniti, meningiti e patologie del sangue. Per questo motivo è molto importante la diagnosi precoce; tuttavia i controlli richiesti per individuare la malattia non sono effettuati di routine, e, quindi la patologia si rende evidente solo quando il bambino inizia a sviluppare le prime infezioni.
Esistono diverse forme di SCID; la tipologia più comune è dovuta a una mutazione sul cromosoma X, ma esistono anche altri geni, collocati su diversi cromosomi, che, se mutati, causano questa patologia; ne è un esempio l´ADA-SCID, una forma molto studiata in cui la mutazione interessa l´enzima adenosina deaminasi. La caratteristica principale di questa patologia è un difetto nella produzione e nella funzione dei linfociti T, accompagnata a carenze nei linfociti B come problema primario o secondario e, in alcune varianti genetiche, nella produzione delle cellule NK.
La severa disfunzione del sistema immunitario obbliga i bambini affetti a vivere in un ambiente totalmente asettico, in modo che non incorrano nella possibilità di contrarre infezioni letali; da questa necessità nasce il caso dei cosiddetti bambini bolla, che trascorrono la loro vita all´ interno di una struttura in cui viene introdotta solo aria opportunamente filtrata e in cui tutti gli oggetti sono sterilizzati. Fortunatamente ora sono disponibili degli approcci terapeutici: i trapianti di midollo osseo sono risultati efficaci per la cura di alcuni casi e, inoltre, negli ultimi anni si sta cercando di utilizzare a questo scopo la terapia genica, che prevede l´introduzione di una copia sana del gene mutato. Nel caso dell´ADA-SCID, inoltre, è possibile una terapia farmacologica che prevede la somministrazione dell´ enzima mancante.
Nel caso dell´AIDS, invece, da parte di un virus (HIV, Human Immunodeficiency Virus) causa una serie di manifestazioni dovute alla progressiva diminuzione dei livelli di linfociti T CD4+ (helper). Fra le problematiche che possono insorgere ci sono infezioni, anche da parte di patogeni rari o normalmente inoffensivi e la comparsa di tumori.
In un individuo affetto il virus si ritrova sia circolante nel sangue, sia all´interno dei linfociti, in cui si replica molto lentamente. Inoltre, sono presenti dei reservoir, cioè delle cellule e delle aree dell´ organismo in cui l´HIV rimane latente, ossia non si replica; ciò è alla base della difficoltà di eradicare il virus dall´ organismo. I reservoir cellulari sono le cellule dendritiche, i linfociti T CD4+ quiescenti, monociti e macrofagi, mentre quelli anatomici sono il sistema nervoso centrale e i testicoli.
La progressione dell´infezione dipende da fattori genetici sia del virus, sia del paziente; giocano, inoltre, un ruolo fondamentale le condizioni igieniche e la presenza contemporanea di altre infezioni. Per questi motivi l´andamento clinico dell´AIDS è molto variabile da individuo a individuo. In generale, un paziente è detto sieropositivo quando produce anticorpi diretti contro il virus; ciò implica la possibilità di trasmettere l´infezione ad un'altra persona. Tuttavia, la comparsa degli anticorpi può richiedere un periodo finestra variabile tra le quattro settimane e i sei mesi, durante i quali il soggetto risulta sieronegativo, ma, in realtà, ha contratto l´ infezione. Una volta comparsi gli anticorpi è possibile che per anni non si manifesti alcun sintomo, fino a che la comparsa di una malattia conclamata, caratterizzata da una o più infezioni opportunistiche, che sfruttano l´indebolimento del sistema immunitario per attaccare l´organismo, rende evidente la patologia. L´AIDS costituisce la fase finale della malattia.
Oggigiorno questa immunodeficienza viene trattata con l´highly active antiretrovial therapy (HAART), che utilizza una combinazione di più farmaci antiretrovirali (l´HIV è, infatti, un retrovirus). Questi appartengono a tre classi:
– gli inibitori della trascrittasi inversa, un enzima indispensabile alla replicazione del materiale genetico del virus. In Italia è attualmente commercializzato il Tenofivir;
– gli inibitori della proteasi, che impediscono la produzione delle proteine che costituiscono l´ HIV;
– gli inibitori della fusione; si tratta , in realtà, di un solo farmaco, l´ Enfuvirtide, che impedisce l´ ingresso del virus della cellula attraverso la membrana.
Anche se la malattia non è guaribile, ossia non è possibile eliminare completamente il virus presente nel paziente, le terapie attuali sono di gran lunga più tollerabili rispetto a quelle disponibili in passato e permettono di ridurre la viremia (cioè la quantità di virus presente nel sangue) e un aumento dei linfociti T CD4+. Nei Paesi in cui queste cure sono disponibili la mortalità dovuta all´ AIDS è molto ridotta, anche se è possibile che si creino fenomeni di resistenza ai farmaci.


I tumori del sistema immunitario

I tumori che interessano il sistema immunitario sono piuttosto frequenti; questo fatto può trovare una spiegazione nell´elevato tasso di replicazione delle cellule che lo costituiscono. Il cancro può coinvolgere sia i linfociti T che i linfociti B.
Spesso alla base di questi tumori vi sono delle traslocazioni cromosomiche, cioè uno scambio di materiale genetico fra due cromosomi, che si fondono a dare una sorta di ibrido costituito da un pezzo di cromosoma e un pezzo di un altro. Una traslocazione molto più studiata è quella che coinvolge i cromosomi 9 e 22 e genera il cosiddetto cromosoma Philadelphia e la proteina BCR-ABL, prodotta, appunto, dall´ unione di due parti di due geni distinti. Questa traslocazione è alla base di diversi tumori del sistema immunitario, come la leucemia mieloide cronica. Alla fine degli anni ´90 è stata scoperta una molecola, l´imatinib, in grado di inibire la proteina prodotta da questo gene anomalo e di bloccare, così, la malattia. Essa rappresenta il primo tipo di terapia oncologica in grado di agire in modo selettivo sulle cellule. Un´altra mutazione frequente nei tumori delle cellule del sangue riguarda le proteine RAS; anche in questo caso esistono farmaci specifici per bloccare l´attività della proteina alterata. Infine, gli inibitori di JAK2 sono altre nuove molecole che bloccano la funzione di una proteina che, nella sua forma mutata, promuove la proliferazione incontrollata delle cellule neoplastiche.
Le leucemie sono un insieme di neoplasie (cioè cancri) che possono essere classificare in base al tipo di cellula affetta al suo tempo di replicazione. Quando la cellula, accumulando mutazioni, perde il controllo della sua proliferazione e differenziazione, si può avere una leucemia acuta; cellule di questo tipo vengono dette blasti. La loro produzione a discapito delle cellule normali determina i sintomi della leucemia; in particolare, si parla di leucemia mieloide acuta se è coinvolta la linea mieloide, cioè monociti e granulociti, mentre nella leucemia linfoide acuta sono interessati i linfociti. Il primo tipo è un tumore più frequente nell´ adulto, mentre il secondo è più comune nei bambini, ma si riscontra anche al di sopra dei 65 anni. Fra i fattori di rischio vi sono le radiazioni ionizzanti (raggi x e raggi gamma), l´esposizione a sostanze tossiche (come i derivati del benzene) e alcune malattie genetiche (come la sindrome di Down).
La leucemia acuta è curabile; la possibilità di guarigione dipende dal tipo di tumore e dalla condizione del paziente. La terapia si basa sull´uso di farmaci chemioterapici, sul trapianto e su cure farmacologiche più innovative, come l´uso degli anticorpi monoclonali e gli inibitori delle tirosinchinasi (che sono enzimi spesso coinvolti nella proliferazione del tumore).
Fra le leucemie mieloidi acute la leucemia acuta promielocitica è caratterizzata dalla presenza di una mutazione nel gene che codifica per il recettore dell´ acido retinoico. Le emorragie severe sono una delle complicazioni maggiori di questa forma di leucemia; infatti i blasti leucemici liberano sostanze che favoriscono uno stato di coagulazione intravascolare disseminata (CID), che dà una coagulopatia che può causare emorragie. Il trattamento può essere effettuato somministrando acido retinoico. Il 25% dei pazienti può avere una recidiva e si possono verificare eventi tardivi come mielodisplasie secondarie. Nuovi trattamenti sono quindi in sperimentazione.
La mielofibrosi idiopatica, invece, è dovuta a un´alterazione nella cellula staminale che darà origine delle cellule del midollo. Infine, la leucemia eosinofila cronica e le sindromi ipereosinofile idiopatiche sono un gruppo eterogeneo di malattie caratterizzate dalla proliferazione dei precursori dei granulociti eosinofili, con conseguente loro aumento nel sangue e nella leucemia mielomonocitica cronica si riscontra un incremento del livello ematico di monociti.

Le sindromi mielodisplastiche sono, invece, malattie che coinvolgono le cellule staminali, che muoiono determinando, fra gli altri effetti, una carenza di granulociti. Quando sono colpiti i globuli bianchi può verificarsi dismielopoiesi: i granulociti appaiono più grandi, con difetti di granulazione e nucleo condensato.
I linfomi sono tumori che riguardano i linfociti B e T; vengono classicamente suddivisi in Hodgkin e non Hodgkin. I primi sono caratterizzati dalla presenza di elementi tumorali chiamati cellule di Reed-Sternberg e cellule Hodgkin; è stata dimostrata una correlazione tra la malattia e l´infezione da parte del virus di Epstein-Barr o dell´ HIV.
I linfomi non Hodgkin costituiscono, invece, un gruppo molto eterogeneo di tumori che possono originare sia dai linfociti T che dai B; si distinguono in base all´ aspetto delle cellule, alla localizzazione, all´età del paziente e alla tendenza a estendersi ad altre aree dell´organismo. In particolare, i linfomi linfoblastici originano dai precursori delle cellule B o T , mentre altri tumori derivano dai linfociti maturi. Sono non Hodgkin il linfoma a piccoli linfociti (4-5% di tutti i linfomi), il linfoma follicolare (20-25%), il linfoma mantellare (5-8%), il linfoma della zona marginale, i linfomi ad alto grado B diffusi a grosse cellule, il linfoma di Burkitt (molto comune nei bambini), i linfomi linfoblastici, i linfomi cutanei T, i linfomi T periferici e il linfoma anaplastico T.
La micosi fungoide è un linfoma T che colpisce la cute; si suppone che abbia origine virale; una sua variante è la sindrome di Sezary, in cui possono individuarsi cellule patologiche il circolo.
I mielomi sono, invece, causati dall´ accumulo di plasmacellule, cioè gli elementi del sistema immunitario responsabili della produzione massiccia di anticorpi. Nel caso del mieloma multiplo l´insorgenza del tumore porta alla distribuzione della matrice dell´ osso con conseguenti fratture patologiche; ciò avviene ad opera di sostanze prodotte dalle cellule tumorali, come l´interleuchina 6. Sono stati riportati casi di mieloma familiare e, inoltre, sembra esserci una correlazione l´infezione da herpes virus 8. Il 60-80% dei pazienti trattati con chemioterapia ha una risposta positiva; a volte, tuttavia, è necessario ricorrere all´autotrapianto, che consiste nel prelevare delle cellule staminali del paziente, coltivarle in laboratorio e poi reinfonderle nello stesso soggetto.
Altre patologie che riguardano le plasmacellule sono le gammapatie monoclonali, caratterizzate da un eccesso di produzione di un anticorpo. Nel morbo (o macroglobulinemia) di Waldenstrom le IgM sono secrete da una linfocita B non ancora differenziatosi in plasmacellula.
Infine, le amiloidosi sono delle patologie altamente eterogenee accomunate dal deposito di materiale proteico intorno alle cellule. In base alla natura di tale sostanza sono state distinte 19 forme di questa patologia; nell´ amiloidosi AL si tratta di porzioni di immnoglobuline prodotte in eccesso da un clone di plasmacellule anomale. Questa disfunzione è associata al 15% dei mielomi e può coinvolgere qualsiasi organo. Per sopprimere queste cellule viene utilizzata la chemioterapia, ma in alcuni casi può essere necessario effettuare un autotrapianto di cellule staminali.
Nelle situazioni patologiche in cui manca il midollo osseo si parla di aplasia midollare; questa condizione causa una pancitopenia, ossia una carenza contemporanea di globuli rossi (anemia), granulociti (neutropenia) e piastrine (piastrinopenia). Le cause di questa patologia possono essere un difetto delle cellule staminali, un danno del microambiente del midollo osseo o un difetto della proliferazione e della differenziazione cellulare. Ne esistono sia forme idiopatiche, cioè senza una causa apparente, sia varianti dovute dall´ esposizione a fattori tossici, a farmaci o a radiazioni ionizzanti. Inoltre, anche l´epatite C può causare un´ aplasia midollare.


I trapianti

La terapia di alcune malattie richiede necessariamente di far ricordo ad un trapianto; tuttavia, il fatto che le cellule del sistema immunitario siano programmate per distinguere ciò che è estraneo all´organismo può causare il fenomeno del rigetto, consistente nell´attivazione di difese immunitarie dirette contro l´organo trapiantato. Si parla di rigetto iperacuto quando quando la reazione avviene entro poche ore dal trapianto; è causato dalla reazione di anticorpi del paziente con i vasi dell´organo e, oggigiorno, è reso raro dai controlli effettuati prima del trapianto sulla compatibilità tra donatore e ricevente. Il rigetto acuto, invece, si realizza tra cinque e dieci giorni dopo l´intervento se questo non è accompagnato dalla somministrazione di farmaci immunosoppressori, altrimenti si può manifestare in tempi molto più lunghi. Questo è il motivo principale per cui i trapianti devono assumere farmaci per il resto della loro vita. Infine, il rigetto cronico danneggia l´organo in un lasso di tempo più lungo e può determinare la necessità di un nuovo trapianto.
Se il rigetto cronico è irreversibile, quello acuto può essere curato con alte dosi di metilprednisolone e, eventualmente, trasfusioni di plasma sanguigno. Tuttavia, il rigetto può anche essere prevenuto con una terapia farmacologica immunosoppressiva, che abbassa le difese immunitarie del paziente che deve ricevere il trapianto; fra i farmaci utilizzati a tale scopo vi sono la ciclosporina e tacrolimus (inibitori della calcineurina, un fattore coinvolto nell´ attivazione dei linfociti), gli inibitori di mTOR (un importante proteina che controlla, fra gli altri processi, la proliferazione cellulare), farmaci antiproliferativi (come l´azatioprina) e corticosteroidi. Inoltre possono essere impiegati anche anticorpi specifici contro le attività del sistema immunitario. Generalmente viene utilizzata una terapia tripla a base di inibitori della calcineurina, antiproliferativi e corticosterodi.
 

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