Sistema immunitario innato

Barriere anatomiche

Il sistema immunitario innato include la pelle. Gli strati esterni della pelle sono chiamati "epiteliali". Le cellule epiteliali formano una barriera fisica cerosa che tiene fuori la maggior parte degli agenti infettivi. Queste cellule sono la prima linea di difesa del sistema immunitario innato contro gli organismi invasori.

Le vecchie cellule della pelle cadono, e questo aiuta a rimuovere i batteri che si sono attaccati alla pelle.

La pelle continua internamente come rivestimento dell'intestino e dei polmoni. Nell'intestino o nei polmoni, il movimento della peristalsi o delle ciglia aiuta a rimuovere gli agenti infettivi. Inoltre, il muco intrappola gli agenti infettivi. Nell'intestino, la flora intestinale può prevenire i batteri patogeni secernendo sostanze tossiche, o competendo con i batteri patogeni per i nutrienti o per l'attaccamento alle superfici cellulari.

L'azione di lavaggio delle lacrime e della saliva aiuta a prevenire le infezioni degli occhi e della bocca.

Infiammazione

L'infiammazione è una delle prime risposte del sistema immunitario agli agenti patogeni o alle sostanze estranee che superano le barriere anatomiche.

L'infiammazione è stimolata da fattori chimici rilasciati da cellule ferite. Costituisce una barriera fisica contro la diffusione dell'infezione e promuove la guarigione dei tessuti danneggiati dopo l'eliminazione degli agenti patogeni.

I fattori chimici prodotti durante l'infiammazione attirano i fagociti, specialmente i neutrofili. I neutrofili innescano poi altre parti del sistema immunitario.

Sistema del complemento

Il sistema del complemento è una cascata biochimica del sistema immunitario che aiuta gli anticorpi a eliminare gli agenti patogeni o a marcarli per la distruzione da parte di altre cellule.

La cascata è composta da molte proteine plasmatiche, che sono prodotte nel fegato. Le proteine lavorano insieme per:

• innescare il reclutamento di cellule infiammatorie.
• taggare gli agenti patogeni per la distruzione rivestendo la loro superficie.
• rompere la membrana plasmatica di una cellula infetta, causando la citolisi della cellula infetta e la morte del patogeno.
• liberare il corpo dai complessi antigene-anticorpo neutralizzati.

Elementi della cascata del complemento possono essere trovati in molte specie non-mammifere, tra cui piante, uccelli, pesci e alcune specie di invertebrati.

Cellule della risposta immunitaria innata

Tutti i globuli bianchi (WBC) sono conosciuti come leucociti. I leucociti sono diversi dalle altre cellule del corpo: funzionano come organismi monocellulari indipendenti. Possono muoversi liberamente e catturare detriti cellulari, particelle estranee o microrganismi invasori. Sono prodotti da cellule staminali che formano il sangue nel midollo osseo.

I leucociti innati includono: Le cellule natural killer, i mastociti, gli eosinofili, i basofili; e le cellule fagocitanti che comprendono macrofagi, neutrofili e cellule dendritiche. Identificano ed eliminano gli agenti patogeni che causano l'infezione.

Mastociti

I mastociti sono un tipo di cellula immunitaria innata nel tessuto connettivo e nelle membrane mucose. Sono intimamente associate alla difesa contro gli agenti patogeni e alla guarigione delle ferite. Sono anche spesso associati all'allergia e all'anafilassi. Quando vengono attivati, i mastociti rilasciano rapidamente nell'ambiente i caratteristici granuli, ricchi di istamina ed eparina, insieme a vari mediatori ormonali e citochine chemiotattiche. L'istamina dilata i vasi sanguigni, causando i segni dell'infiammazione, e recluta neutrofili e macrofagi.

Fagociti

La parola "fagocita" significa letteralmente "cellula che mangia". Si tratta di cellule immunitarie che inghiottono, cioè fagocitano, agenti patogeni o particelle. Per inghiottire una particella o un agente patogeno, un fagocita estende porzioni della sua membrana plasmatica, avvolgendo la membrana intorno alla particella fino a quando non è avvolta (cioè la particella è ora dentro la cellula). Una volta all'interno della cellula, l'agente patogeno invasore è contenuto in un endosoma che si fonde con un lisosoma. Il lisosoma contiene enzimi e acidi che uccidono e digeriscono la particella o l'organismo. I fagociti generalmente pattugliano il corpo alla ricerca di agenti patogeni, ma sono anche in grado di reagire a un gruppo di segnali molecolari altamente specializzati prodotti da altre cellule, chiamati citochine. Le cellule fagocitanti del sistema immunitario includono macrofagi, neutrofili e cellule dendritiche.

La fagocitosi delle cellule dell'ospite è comune come parte del regolare sviluppo e manutenzione dei tessuti. Quando le cellule dell'ospite muoiono, le cellule fagocitiche le rimuovono dal sito colpito. Rimuovendo le cellule morte, la fagocitosi è una parte importante del processo di guarigione.

Macrofagi

I macrofagi sono grandi leucociti fagocitanti. Possono muoversi attraverso la membrana cellulare dei vasi capillari e passare tra le cellule per cacciare gli agenti patogeni invasori. I macrofagi sono i fagociti più efficienti e possono fagocitare un numero considerevole di batteri o altre cellule o microbi. Il legame delle molecole batteriche ai recettori sulla superficie di un macrofago lo induce a fagocitare e distruggere i batteri. Gli agenti patogeni stimolano anche il macrofago a produrre chemochine, che richiamano altre cellule al sito dell'infezione.

Neutrofili

I neutrofili e altri due tipi di cellule (eosinofili e basofili), sono conosciuti come granulociti (perché hanno granuli nel loro citoplasma) o cellule polimorfonucleate (PMN) a causa dei loro caratteristici nuclei lobati.

I granuli dei neutrofili contengono una varietà di sostanze tossiche che uccidono o inibiscono la crescita di batteri e funghi. I principali prodotti dei neutrofili sono forti agenti ossidanti. Questi includono perossido di idrogeno, radicali liberi dell'ossigeno e ipoclorito. I neutrofili sono il tipo più abbondante di fagociti, con il 50-60% del totale dei leucociti circolanti. Di solito sono le prime cellule ad arrivare al sito di un'infezione. Il midollo osseo di un normale adulto sano produce più di 100 miliardi di neutrofili al giorno, e più di 10 volte tanto al giorno durante un'infiammazione acuta.

Cellule dendritiche

Le cellule dendritiche (DC) sono cellule fagocitanti presenti nei tessuti che sono in contatto con l'ambiente esterno, principalmente la pelle (dove sono spesso chiamate cellule di Langerhans), e il rivestimento interno delle mucose di naso, polmoni, stomaco e intestino. Le cellule dendritiche sono molto importanti nel processo di presentazione dell'antigene e fungono da collegamento tra il sistema immunitario innato e quello adattativo.

Basofili ed eosinofili

I basofili e gli eosinofili sono cellule legate ai neutrofili (vedi sopra). Quando vengono attivati dall'incontro con un patogeno, i basofili che rilasciano istamina sono importanti nella difesa contro i parassiti e giocano un ruolo nelle reazioni allergiche (come l'asma). Quando sono attivati, gli eosinofili secernono una serie di proteine altamente tossiche e radicali liberi che uccidono batteri e parassiti. Le stesse sostanze chimiche causano anche danni ai tessuti durante le reazioni allergiche. L'attivazione e il rilascio di tossine da parte degli eosinofili sono quindi strettamente regolati per prevenire qualsiasi distruzione inappropriata dei tessuti.

Cellule killer naturali

Le cellule natural killer, o cellule NK, sono una parte del sistema immunitario innato che non attacca direttamente i microbi invasori. Invece, le cellule NK distruggono le cellule ospiti compromesse, come le cellule tumorali o le cellule infettate da virus. Riconosce tali cellule da una condizione nota come "missing self". Questo termine descrive le cellule con bassi livelli di un marcatore della superficie cellulare chiamato MHC I (complesso maggiore di istocompatibilità). Questo può verificarsi nelle infezioni virali delle cellule ospiti. Sono state chiamate "natural killer" perché non richiedono attivazione per uccidere le cellule che sono "missing self".

Un'immagine al microscopio elettronico a scansione di un normale sangue umano in circolazione. Si possono vedere i globuli rossi, diversi globuli bianchi nodosi tra cui i linfociti, un monocita, un neutrofilo e molte piccole piastrine a forma di disco.


Un macrofago


Un neutrofilo


Un eosinofilo

Sistemi immunitari degli invertebrati

Peptidi antimicrobici

I peptidi antimicrobici, o peptidi di difesa dell'ospite, fanno parte della risposta immunitaria innata. Si trovano in tutte le classi di vita. Questi peptidi sono potenti antibiotici ad ampio spettro. Uccidono sia i batteri gram negativi che gram positivi, i micobatteri (compreso il Mycobacteriumtuberculosis), i virus avvolti, i funghi e persino le cellule trasformate o cancerose.

Le fonti di pesce marino hanno alti livelli di composti antimicrobici. I test con i pesci vivi hanno mostrato che i peptidi di pesce usati negli ingredienti di cibo/mangimi funzionano bene.

Varie strutture di peptidi antimicrobici