Microbiota e sistema immunitario

Sono Elena Ortona, sono un Primo Ricercatore e lavoro al Centro di Riferimento per la Medicina di Genere dell'Istituto Superiore di Sanità e sono anche un'Immunologa, mi occupo in particolare di autoimmunità, malattie immunomediate. FAD

L'argomento della lezione di oggi è: “Microbiota e sistema immunitario”

Questo è un argomento molto stimolante, molti lavori sono stati fatti per comprendere i meccanismi alla base del rapporto bidirezionale fra microbiota e sistema immunitario, e come si sia evoluto questo rapporto per portare ad un'omeostasi, un rapporto simbiotico duraturo nel tempo. Ancora molto si deve studiare, molto si deve comprendere su questo meccanismo, quello che si sa è che il microbiota svolge un ruolo fondamentale nell'induzione e nella modulazione del sistema immunitario dell'ospite, e allo stesso tempo, il sistema immunitario dell'ospite ha sviluppato nel tempo molteplici mezzi per mantenere la sua relazione simbiotica con il microbiota. Il mantenimento di questo dialogo consente l’induzione della risposta protettiva verso patogeni e della tolleranza verso antigeni innocui come antigeni alimentari o i batteri cosiddetti benefici. La capacità dei microbi di modulare la risposta immune, sia a livello locale che a livello sistemico, richiede l'attivazione di una serie di circuiti di feedback complessi tra componenti dell'immunità innata e componenti dell'immunità acquisita.

In questa lezione affronteremo vari argomenti: la risposta immunitaria; l'immunità mucosale; l'equilibrio fra il microbiota e le immunità; le strategie messe in atto dall'ospite per creare questo equilibrio; le strategie del microbiota; l'influenza del microbiota sull'immunità sistemica; come le alterazioni del rapporto microbiota/ospite possano portare a malattie immunomediate; cenni sulle differenze di genere nell'interazione tra immunità/microbiota. FAD

Cominciamo quindi a dare qualche cenno su quelle che sono le cellule immunitarie maggiormente coinvolte. Abbiamo un'immunita innata che consiste nella prima e rapida linea di difesa verso gli agenti estranei, non dà luogo a memoria immunologica e vede coinvolti diversi tipi cellulari: cellule dendritiche, monociti, macrofagi, granulociti (sono divisi a loro volta in: eosinofili, basofili, e neutrofili), mastociti e cellule NK. fad

L'immunità acquisita, invece, è caratterizzata da un'elevata specificità, è una risposta più tardiva ma che è in grado di dar luogo allo sviluppo di una memoria immunologica, e vede coinvolti, per quanto riguarda l'immunità umorale, i linfociti B che producono anticorpi, e per quanto riguarda l'immunità cellulare, i linfociti T che sono divisi a loro volta in linfociti T CD8 positivi citotossici e linfociti T CD4 positivi chiamati T Helper.

Cominciamo dall'immunità innata.

Il riconoscimento dei patogeni da parte del sistema immunitario innato costituisce un requisito essenziale per un'efficace difesa dell'ospite ed è mediato da un insieme di recettori che l'evoluzione ha selezionato per riconoscere dei profili molecolari conservati, comuni ad un ampio gruppo di organismi, e questi componenti costitutivi dei patogeni, non sono presenti, non sono espressi nell'ospite, e quindi vengono chiamati, denominati profili molecolari specifici dei patogeni, quindi PAMPs, e i recettori specifici che si legano ai PAMPs vengono denominati recettori di riconoscimento dei profili. (PRR, pattern recognition receptor) FAD

La famiglia di questi recettori più nota, è quella dei Toll-like receptor (TLR) che sono recettori espressi su molte cellule dell'immunità innata quali macrofagi, cellule Natural Killer, fagociti, cellule dendritiche. L'attivazione di questi recettori induce l'espressione di fattori chemotattici e molecole di superficie cellulare, e questo innesca il reclutamento delle cellule al sito di infezione al fine di eliminare i patogeni. I TLR noti solo 10, alcuni sono diretti verso dei profili molecolari specifici dei virus, altri dei batteri, ricordiamo in particolare il TLR3 che riconosce l'RNA a singola elica, il TLR8 che riconosce l'RNA a doppia elica, il TLR9 che riconosce la sequenza CpG del DNA, e il TLR5 che riconosce la flagellina, e così via.

Le cellule dendritiche(DC) rappresentano una popolazione cellulare eterogenea, sono presenti nella maggior parte dei tessuti periferici, in particolare nei siti che costituiscono l'interfaccia con l'ambiente esterno come la cute e le mucose, sono provviste di questi recettori di cui abbiamo parlato prima, quindi per esempio il TLR, e sono in grado di fagocitare le molecole estranee, elaborarle, presentarle in combinazione con le molecole di istocompatibilità di classe 2 sotto forma di antigeni, a cellule dell'immunità acquisita, specialmente linfociti T, costituiscono quindi il principale anello di congiunzione fra le cellule dell'immunità innata e le cellule dell'immunità acquisita.

Si riconoscono diversi sottotipi di cellule dendritiche, i principali sono rappresentati dalle cellule dendritiche classiche o mieloidi che, a loro volta, si possono dividere in due principali forme a seconda dei marcatori che esprimono sulla superficie, e che sono CD1c e CD141, poi ci sono le cellule dendritiche plasmacitoidi, le cellule dendritiche derivate da i monociti in corso di infiammazione, e le cellule di Langerhans che sono quelle maggiormente espresse negli epiteli.

Parliamo adesso dell'immunità acquisita. Le risposte immuni acquisite, lo abbiamo detto prima, possono essere di due tipi, a seconda delle componenti del sistema immunitario che sono implicate. L'immunità umorale è mediata da molecole circolanti che riconoscono specificamente l'antigene e ne causano l'eliminazione, sono chiamate anticorpi. L’immunità cellulare, invece, è mediata da cellule chiamate linfociti, linfociti T.

Le cellule responsabili dell'immunità umorale sono i linfociti B che rispondono agli antigeni estranei, si differenziano in plasmacellule che producono anticorpi, quindi l'immunità umorale costituisce il più importante meccanismo di difesa nei confronti di microbi extracellulari e delle loro tossine, in quanto, gli anticorpi si legano agli antigeni e cooperano per la loro eliminazione. Esistono 5 tipi diversi di anticorpi: i primi ad essere prodotti sono gli anticorpi di tipo IGM, sono immunoglobuline sotto forma di pentameri che sono presenti nel plasma e vengono prodotti al primo incontro con l'antigene, nella risposta secondaria vengono invece prodotti anticorpi di classe IGG che sono dei monomeri e sono le immunoglobuline maggiormente rappresentate nel sangue. sono circa l'80% degli anticorpi totali. Ci sono poi le IGE, sono sempre immunoglobuline monomeriche, sono presenti nell'apparato respiratorio, nella cute, nel tratto gastrointestinale e inducono il rilascio di istamina che è importante per le allergie e per l'infiammazione.

Questo testo è estratto dal nostro video-corso Fad Microbiota: dalla nutrizione molecolare alla genomica nutrizionale, ha come scopo quello di informare e permette di approfondire tematiche legate al corso.

Estratto della lezione del dott.ssa: Elena ORTONA

Elena ORTONA
Primo Ricercatore - Centro di Riferimento per la Medicina di Genere
Istituto Superiore di Sanità, Roma
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