Il sistema immunitario: come il tuo corpo combatte i germi e li ricorda

Un corpo sempre sorvegliato

Ogni respiro, ogni boccone e ogni oggetto che tocchi portano con sé dei microbi. La maggior parte è innocua, e molti sono perfino utili, ma alcuni sono patogeni: virus, batteri, funghi e parassiti in grado di causare malattie. Se non siamo sempre malati è merito del sistema immunitario, una rete di organi, cellule e molecole che protegge l'organismo dalle malattie.

Il compito del sistema immunitario è straordinariamente vario. Deve individuare invasori diversi tra loro come un minuscolo virus e un verme parassita molte volte più grande di una cellula umana. Si occupa anche delle cellule dell'organismo quando diventano cellule tumorali, e di corpi estranei come una scheggia di legno. Soprattutto, deve distinguere tutto questo dai tessuti sani del corpo stesso, così da attaccare ciò che è pericoloso e lasciare in pace il resto.

Negli esseri umani e in molti altri animali il sistema immunitario è formato da due grandi parti. Il sistema immunitario innato reagisce in fretta con una risposta già pronta contro ampi gruppi di minacce. Il sistema immunitario adattativo è più lento ad avviarsi, ma produce una risposta su misura per ogni singolo invasore e ricorda quelli che ha già incontrato. Entrambi si servono di cellule e molecole specializzate e lavorano continuamente insieme.

La prima linea di difesa: le barriere

Il modo più semplice per evitare un'infezione è non far entrare i germi. Il corpo è circondato da barriere fisiche, chimiche e biologiche che fanno proprio questo.

• La pelle è un muro robusto e impermeabile. Lo strato esterno è formato da cellule morte che si staccano di continuo portando via con sé i microbi, e la sua superficie è leggermente acida, cosa che a molti batteri non piace.
• Le mucose rivestono naso, bocca, vie respiratorie e intestino. Il muco appiccicoso intrappola le particelle e nelle vie respiratorie minuscole strutture simili a peli, le ciglia, lo spingono verso l'alto perché venga deglutito o espulso con la tosse.
• Le difese chimiche comprendono l'acido forte dello stomaco, che uccide molti microbi ingeriti, ed enzimi come il lisozima presente nelle lacrime e nella saliva, che può demolire la parete di alcuni batteri.
• I microbi amici che vivono sulla pelle e nell'intestino occupano spazio e consumano nutrienti, rendendo più difficile l'insediamento delle specie dannose.

Anche riflessi come la tosse e lo starnuto, e perfino l'azione di lavaggio dell'urina, aiutano a eliminare gli ospiti indesiderati. Quando un patogeno supera queste barriere, per esempio attraverso un taglio, entra in azione la linea di difesa successiva.

L'immunità innata: rapida e pronta

Il sistema immunitario innato è la squadra di pronto intervento dell'organismo. È presente fin dalla nascita, agisce nel giro di minuti od ore e risponde più o meno sempre allo stesso modo ogni volta che incontra un certo tipo di minaccia.

Riconoscere il pericolo

Le cellule dell'immunità innata possiedono recettori che riconoscono schemi molecolari comuni a grandi gruppi di microbi ma assenti nelle nostre cellule, come componenti della parete cellulare batterica o certe forme di materiale genetico virale. I più noti di questi sensori sono i recettori Toll-simili. Le cellule possono inoltre captare segnali rilasciati da cellule del corpo danneggiate o morenti, che le avvisano che qualcosa non va ancora prima che un germe venga identificato.

Cellule che mangiano gli invasori

Alcuni globuli bianchi sono fagociti, nome che deriva da parole greche che significano «cellule che mangiano». Inglobano microbi e detriti e li distruggono al proprio interno. I neutrofili, il tipo di globulo bianco più comune nel sangue umano, accorrono in gran numero nei punti infetti. I macrofagi sono più grandi e vivono più a lungo; ripuliscono le cellule morte e inviano segnali chimici che richiamano altri difensori. Anche le cellule dendritiche inghiottono gli invasori, ma il loro compito più importante è portarne dei frammenti ai linfonodi e mostrarli al sistema immunitario adattativo.

Un'altra cellula innata, la cellula natural killer (NK), non mangia i germi. Controlla invece le cellule del corpo e distrugge quelle che sembrano anomale, come le cellule infettate da virus o alcune cellule tumorali.

Infiammazione e febbre

Quando un tessuto viene ferito o infettato, le cellule immunitarie rilasciano messaggeri chimici che provocano l'infiammazione. I vasi sanguigni si dilatano e diventano più permeabili, così nella zona arrivano più sangue, più liquido e più cellule di difesa. Ne derivano i segni classici, noti fin dall'antichità: arrossamento, calore, gonfiore e dolore. Per quanto fastidiosa, l'infiammazione è un segno che la difesa sta funzionando.

Alcuni di questi messaggeri agiscono anche sul cervello e fanno salire la temperatura corporea, provocando la febbre. Una temperatura più alta può rallentare la crescita di alcuni patogeni e rende più rapide certe reazioni immunitarie.

Il sistema del complemento

Il sangue contiene anche un gruppo di proteine chiamato sistema del complemento. Una volta attivate, innescano una reazione a catena che ricopre i microbi in modo che i fagociti li afferrino più facilmente, richiama le cellule immunitarie e può perfino bucare la membrana di alcuni batteri.

L'immunità adattativa: il corpo impara

È il sistema immunitario adattativo a rendere l'immunità davvero personale. I suoi protagonisti sono globuli bianchi chiamati linfociti, di due tipi principali: i linfociti B e i linfociti T. Entrambi vengono prodotti nel midollo osseo. I linfociti B maturano lì, mentre i linfociti T si spostano nel timo, un piccolo organo nel torace, per completare il loro sviluppo; da qui viene la «T».

Ogni linfocita porta recettori che riconoscono una precisa forma molecolare, chiamata antigene. Poiché i geni di questi recettori vengono tagliati e rimescolati durante lo sviluppo di ogni cellula, alla fine il corpo dispone di un'enorme varietà di linfociti, ciascuno con un recettore diverso. Insieme possono riconoscere una gamma vastissima di forme, comprese quelle che il corpo non ha mai incontrato. Quando un linfocita incontra il suo antigene, si moltiplica rapidamente formando un esercito di cellule identiche, tutte puntate sullo stesso bersaglio. Questo processo si chiama selezione clonale.

I linfociti circolano nel sangue e nel sistema linfatico, una rete di vasi e di centinaia di piccoli linfonodi a forma di fagiolo. La milza e i linfonodi fanno da punti d'incontro in cui i linfociti possono imbattersi negli antigeni portati dalle cellule dendritiche. Ecco perché i linfonodi del collo possono gonfiarsi e diventare dolenti durante un mal di gola: lì le cellule immunitarie si stanno moltiplicando.

Linfociti B e anticorpi

Una volta attivati, i linfociti B si trasformano in plasmacellule che rilasciano grandi quantità di anticorpi, proteine a forma di Y che fluttuano nel sangue e negli altri liquidi corporei. Le estremità della Y si adattano a un antigene specifico come una chiave nella serratura. Gli anticorpi possono impedire a un virus di entrare nelle cellule, agglutinare i batteri, neutralizzare le tossine e marcare gli invasori perché vengano distrutti dai fagociti e dal sistema del complemento. I mammiferi hanno cinque classi principali di anticorpi, chiamate IgG, IgA, IgM, IgD e IgE, ognuna adatta a compiti e zone del corpo diversi.

Linfociti T

I linfociti T non sono in grado di riconoscere gli antigeni liberi. Esaminano invece frammenti di proteine esposti sulla superficie di altre cellule da molecole speciali chiamate complesso maggiore di istocompatibilità (MHC). I linfociti T helper fanno da coordinatori: emettono segnali che attivano i linfociti B, i macrofagi e altri linfociti T. I linfociti T citotossici sono i killer: individuano le cellule del corpo infettate da virus, o alcune cellule tumorali, e ordinano loro di autodistruggersi. Altri linfociti T aiutano a calmare la risposta immunitaria quando la minaccia è passata.

La memoria immunologica

Dopo che un'infezione è stata sconfitta, la maggior parte dei linfociti che si erano moltiplicati muore, ma alcuni restano come cellule della memoria a lunga vita. Se lo stesso patogeno ritorna, queste cellule rispondono molto più in fretta e con più forza della prima volta, spesso eliminandolo prima che compaia qualunque sintomo. È per questo che di solito malattie come la varicella si prendono una sola volta. Al primo incontro con un germe servono in genere alcuni giorni per sviluppare una risposta adattativa completa; un secondo incontro può essere affrontato molto più rapidamente.

I vaccini: allenarsi senza ammalarsi

La vaccinazione sfrutta di proposito la memoria immunologica. Un vaccino mette il sistema immunitario a contatto con una versione o una parte innocua di un patogeno, come un germe attenuato o ucciso, una singola proteina o le istruzioni genetiche per produrla. Il corpo crea cellule della memoria senza dover subire la malattia.

Questa storia viene spesso fatta risalire al medico inglese Edward Jenner. Nel 1796 dimostrò che il materiale del vaiolo bovino, una malattia lieve, poteva proteggere una persona dal vaiolo, una delle malattie più letali della storia. La parola «vaccino» deriva dalla parola latina per «mucca», vacca. Quasi due secoli dopo, una campagna di vaccinazione mondiale permise all'Organizzazione mondiale della sanità di dichiarare eradicato il vaiolo nel 1980: fu la prima malattia umana a essere eliminata.

I vaccini proteggono anche chi non può essere vaccinato, come i neonati molto piccoli o le persone con un sistema immunitario indebolito. Quando in una comunità ci sono abbastanza persone immuni, un patogeno fatica a diffondersi: è il cosiddetto effetto dell'immunità di gregge.

Quando il sistema immunitario sbaglia

Una difesa così potente deve essere controllata con cura. Durante lo sviluppo dei linfociti, quelli che reagiscono con forza contro le molecole del corpo stesso vengono per lo più eliminati o disattivati: si parla di tolleranza immunologica. I problemi nascono quando il sistema reagisce troppo, contro il bersaglio sbagliato oppure troppo poco.

• Le allergie si verificano quando il sistema immunitario reagisce in modo eccessivo a sostanze innocue come il polline, gli acari della polvere o certi alimenti. Gli anticorpi IgE inducono alcune cellule a rilasciare istamina e altre sostanze che provocano starnuti, prurito, gonfiore o, in rari casi gravi, una reazione pericolosa chiamata anafilassi.
• Le malattie autoimmuni compaiono quando il sistema immunitario attacca i tessuti del corpo stesso. Nel diabete di tipo 1, per esempio, distrugge le cellule del pancreas che producono insulina; nell'artrite reumatoide attacca le articolazioni.
• Le immunodeficienze si hanno quando una parte del sistema immunitario manca o è indebolita. Alcune persone ci nascono; altre le acquisiscono. L'HIV, per esempio, infetta e distrugge i linfociti T helper e, senza cure, questo porta all'AIDS, in cui il corpo non riesce più a combattere bene le infezioni.

I medici devono gestire il sistema immunitario anche dopo un trapianto d'organo. Poiché il nuovo organo porta molecole MHC estranee, i linfociti T del ricevente possono attaccarlo; per questo i pazienti assumono farmaci che attenuano la risposta immunitaria.

Curiosità sorprendenti sull'immunità

• Una stella marina e una spina. Lo zoologo Il'ja Mečnikov scoprì la fagocitosi negli anni Ottanta dell'Ottocento infilando piccole spine in larve trasparenti di stella marina e osservando cellule mobili radunarsi intorno a esse. Condivise il premio Nobel per la medicina del 1908 con Paul Ehrlich, che studiava gli anticorpi.
• L'immunità comincia prima della nascita. Alcuni anticorpi (IgG) attraversano la placenta dalla madre al bambino, e il latte materno fornisce anticorpi IgA che proteggono l'intestino del neonato. Questa protezione presa in prestito dura solo i primi mesi di vita.
• Il timo si rimpicciolisce con l'età. È più attivo durante l'infanzia e dopo la pubertà diventa via via più piccolo e viene sostituito da grasso, eppure gli adulti conservano un'ampia scorta di linfociti T prodotti in precedenza.
• Perfino i batteri hanno un sistema immunitario. Molti batteri conservano frammenti di DNA virale e li usano per riconoscere e tagliare quei virus se attaccano di nuovo. Gli scienziati hanno trasformato questo sistema, chiamato CRISPR, in un celebre strumento di modifica genetica.
• Non tutti i vertebrati usano gli anticorpi. I pesci senza mascelle come le lamprede hanno un sistema immunitario adattativo basato su un tipo di recettore completamente diverso, a dimostrazione che la natura ha inventato l'immunità adattativa più di una volta.
• Combattere il cancro con l'immunità. I moderni farmaci di immunoterapia tolgono i «freni» ai linfociti T, permettendo loro di attaccare i tumori. James Allison e Tasuku Honjo hanno ricevuto il premio Nobel per la medicina del 2018 per le scoperte che hanno reso possibili queste cure.

Mantenere forti le difese

Il sistema immunitario funziona meglio quando il resto del corpo è in salute. Dormire a sufficienza, seguire un'alimentazione equilibrata con abbastanza vitamine e minerali, fare attività fisica e tenersi in regola con le vaccinazioni raccomandate lo sostengono. Semplici abitudini come lavarsi le mani riducono inoltre la quantità di germi che il sistema immunitario deve affrontare.

Dall'acido dello stomaco alle cellule della memoria che possono durare decenni, il sistema immunitario è una difesa a più livelli che continua a imparare. Riconosce una varietà quasi illimitata di minacce, ricorda le battaglie passate e riesce comunque, quasi sempre, a lasciare in pace le cellule del corpo stesso.