miniatura|Micrografia electrònica de rastreig d'un neutròfil individual (groc) empassant-se bacteris d'àntrax (taronja) El sistema immunitari és el conjunt d'estructures i processos biològics que tenen els organismes per protegir-se contra les malalties. Detecta una gran varietat d'agents nocius, que van des dels virus fins als cucs paràsits, tot distingint-los dels teixits sans de l'organisme. En moltes espècies, se subdivideix en sistema immunitari innat i sistema immunitari adaptatiu, que compleixen les seves funcions mitjançant la immunitat humoral i la immunitat cel·lular. En els éssers humans, la barrera hematoencefàlica, la barrera hematocefalorraquídia i altres barreres cerebrals separen el sistema immunitari perifèric del sistema neuroimmunitari, que protegeix el cervell.
De la mateixa manera que els patògens evolucionen constantment i no deixen de desenvolupar noves adaptacions per evadir el sistema immunitari, els mecanismes de defensa també han evolucionat per reconèixer i neutralitzar millor els patògens. Fins i tot els organismes unicel·lulars senzills, com ara els bacteris, tenen un sistema immunitari rudimentari consistent en un conjunt d'enzims que els protegeixen contra els bacteriòfags. Altres mecanismes immunitaris bàsics evolucionaren en els eucariotes primitius i encara es troben en els seus descendents moderns, incloent-hi les plantes i els invertebrats. Aquests mecanismes inclouen la fagocitosi, pèptids antimicrobians coneguts com a defensines i el sistema del complement. Els vertebrats mandibulats, entre els quals es troben els éssers humans, tenen sistemes defensius encara més avançats, incloent-hi la capacitat d'adaptar-se amb el pas del temps per reconèixer patògens específics amb més eficàcia. La immunitat adaptativa o adquirida genera una memòria immunitària a partir de la seva resposta inicial a un patogen determinat que permet oferir una resposta més potent la propera vegada que el sistema immunitari es trobi amb el mateix patogen. La vacunació es fonamenta en aquest procés.
Els trastorns del sistema immunitari poden causar malalties autoimmunitàries, malalties inflamatòries i càncer. La immunodeficiència, un estat en el qual el sistema immunitari no funciona de manera eficaç, pot desembocar en infeccions recurrents i potencialment mortals. El seu origen pot raure en una malaltia genètica, com ara la immunodeficiència combinada greu, una malaltia adquirida, com ara la sida, o l'ús de medicaments immunosupressors. L'autoimmunitat és el fenomen pel qual un sistema immunitari hiperactiu ataca teixits normals com si fossin organismes aliens. La tiroïditis de Hashimoto, l'artritis reumatoide, la diabetis mellitus de tipus 1 i el lupus eritematós sistèmic són algunes de les malalties autoimmunitàries més freqüents. La immunologia és la branca de la ciència que estudia el sistema immunitari en el seu conjunt.
Línies de defensa El sistema immunitari protegeix l'organisme amb diverses línies de defensa d'especificitat creixent. Les barreres físiques dificulten l'entrada de patògens com bacteris i virus. Si un patogen penetra aquestes barreres, el sistema immunitari innat ofereix una resposta immediata, però no específica. El sistema immunitari innat existeix en totes les plantes i animals. Tanmateix, si els patògens eviten amb èxit la resposta innata, els vertebrats tenen una tercera capa de protecció, el sistema immunitari adaptatiu, que és activat per la resposta innata. En aquest cas, el sistema immunitari adapta la seva resposta durant una infecció per millorar el seu reconeixement del patogen. Aquesta resposta millorada és posteriorment retinguda després de l'eliminació del patogen, en forma de memòria immunitària, i permet al sistema immunitari adaptatiu llançar atacs més ràpids i potents cada cop que aquest patogen és retrobat.
+ Característiques del sistema immunitariSistema immunitari innatSistema immunitari adaptatiu Resposta no específica Resposta específica als patògens i antígens L'exposició comporta una resposta màxima immediata Interval entre exposició i resposta màxima Components cel·lular i humoral Components cel·lular i humoral Cap memòria immunitària L'exposició forma una memòria immunitària Existeix en gairebé tots els organismesExisteix només en els vertebrats mandibulats
Tant la immunitat innata com l'adaptativa depenen de la capacitat del sistema immunitari per distingir entre les molècules pròpies i les alienes. En immunologia, les cèl·lules pròpies són els components del cos d'un organisme que poden ser distingits de les substàncies externes pel sistema immunitari.Smith A. D. (Ed). Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. (1997) Oxford University Press. En canvi, les molècules alienes són les que són reconegudes com a molècules externes. Un tipus de molècules alienes reben el nom d'antígens (de «generadors d'anticossos»), i se les defineix com a les molècules que s'uneixen a receptors immunitaris específics i provoquen una resposta immunitària.
Barreres de superfície miniatura|Els monòcits mostren una intensa activitat en la seva superfície cel·lular. Diverses barreres protegeixen els organismes de les infeccions, incloent-hi barreres mecàniques, químiques i biològiques. La cutícula ceruminosa de moltes fulles, l'exoesquelet dels insectes, les closques i membranes dels ous postos a l'exterior, i la pell són exemples de les barreres mecàniques que formen la primera línia defensiva contra les infeccions. Tanmateix, com que els organismes no poden aïllar-se completament del seu medi, altres sistemes participen en la protecció de les obertures corporals, com ara els pulmons, intestins i l'aparell genitourinari. Als pulmons, la tos i els esternuts expulsen mecànicament els patògens i altres irritants de les vies respiratòries. L'acció netejadora de les llàgrimes i l'orina també expulsa patògens mecànicament, mentre que les mucositats secretades pels aparells respiratori i gastrointestinal serveixen per atrapar i enganxar els microorganismes.
Les barreres químiques també protegeixen de les infeccions. La pell i l'aparell digestiu secreten pèptids antimicrobians, com ara les β-defensines. Enzims com ara els lisozims i les fosfolipases A2 en la saliva, llàgrimes i la llet materna també són antibacterians. Les secrecions vaginals serveixen de barrera química després de la menarquia, quan esdevenen lleugerament àcides, mentre que el semen conté defensines i zinc per matar patògens. A l'estómac, els àcids gàstrics i les proteases actuen com a potents defenses químiques davant dels patògens ingerits.
Dins els aparells genitourinari i gastrointestinal, la microbiota comensal serveix de barrera biològica, competint amb bacteris patògens per l'aliment i per l'espai i, en alguns casos, canviant les condicions del seu medi, com ara el pH o la quantitat de ferro disponible. Això redueix la probabilitat que els patògens arribin a assolir un nombre suficient per causar malalties. Tanmateix, com que la majoria d'antibiòtics ataquen els bacteris de manera no específica i no afecten els fongs, l'ús d'antibiòtics per via oral pot provocar un creixement excessiu de fongs i causar malalties com ara la candidosi vulvovaginal (una infecció per llevats). Hi ha proves solvents que la reintroducció de microbiota probiòtica, com ara cultius purs de lactobacils que normalment es troben als iogurts no pasteuritzats, contribueix a restaurar un equilibri saludable de les poblacions microbianes en les infeccions intestinals en la mainada, i també hi ha dades preliminars encoratjadores en estudis sobre gastroenteritis bacteriana, malalties inflamatòries intestinals, infeccions urinàries i infeccions postquirúrgiques.
Immunitat innata
Els microorganismes o toxines que aconsegueixin entrar en un organisme es trobaran amb les cèl·lules i els mecanismes del sistema immunitari innat. La resposta innata sol desencadenar-se quan els microbis són identificats per receptors de reconeixement de patrons, que reconeixen components que estan presents en amples grups de microorganismes, o quan les cèl·lules danyades, lesionades o estressades envien senyals d'alarma, molts dels quals (però no tots) són reconeguts pels mateixos receptors que reconeixen els patògens. Les defenses immunitàries innates són inespecífiques, cosa que vol dir que responen als patògens d'una manera genèrica. Aquest sistema no confereix una immunitat permanent contra un patogen. El sistema immunitari innat és el sistema dominant de defensa en la majoria d'organismes.
Barreres humorals i químiques Inflamació
La inflamació és una de les primeres respostes del sistema immunitari davant una infecció. Els símptomes de la inflamació són una vermellor i una tumefacció, que són causades per l'augment del flux sanguini vers un teixit. La inflamació és produïda pels eicosanoides i les citocines, que són alliberats per cèl·lules lesionades o infectades. Els eicosanoides inclouen les prostaglandines que produeixen febre i la vasodilatació dels vasos sanguinis relacionats amb la inflamació, i leucotriens que atrauen certs glòbuls blancs (leucòcits). Les citocines més habituals inclouen les interleucines, encarregades de la comunicació entre els glòbuls blancs; les quimiocines, que promouen la quimiotaxi i els interferons, que tenen efectes antivírics, com ara el tancament de la biosíntesi de proteïnes a la cèl·lula hoste. També es poden alliberar factors de creixement i factors citotòxics. Aquestes citocines i altres substàncies químiques recluten cèl·lules immunitàries al punt d'infecció i promouen la curació de tots els teixits danyats un cop els patògens han estat eliminats.
Sistema del complement
El sistema del complement és una cascada bioquímica que ataca la superfície de les cèl·lules alienes. Conté més de vint proteïnes diferents i deu el nom a la seva capacitat de complementar l'eliminació de patògens per part dels anticossos. El complement és el component humoral principal de la resposta immunitària innata. Moltes espècies tenen sistemes del complement, incloent-hi organismes no mamífers com ara les plantes, els peixos i alguns invertebrats.
En els humans, aquesta resposta és activada per la unió del complement a anticossos que s'han ancorat a aquests microbis, o la unió de proteïnes del complement a carbohidrats de la superfície dels microbis. Aquest senyal desencadena una ràpida acció letal. La velocitat de la resposta és el resultat d'una amplificació del senyal que té lloc després de l'activació proteolítica seqüencial de les molècules del complement, que també són proteases. Un cop les proteïnes del complement s'han unit inicialment al microbi, engeguen la seva activitat de proteases, cosa que al seu torn activa altres proteases del complement, i així una vegada i una altra. Això produeix una cascada catalítica que amplifica el senyal inicial per mitjà d'una retroalimentació positiva controlada. La cascada resulta en la producció de pèptids que atrauen les cèl·lules immunitàries, incrementen la permeabilitat vascular i opsonitzen (recobreixen) la superfície d'un patogen, marcant-lo per ser destruït. Aquest recobriment del complement també pot matar cèl·lules directament per mitjà de la disrupció de la seva membrana plasmàtica.
Barreres cel·lulars miniatura|Una imatge al microscopi electrònic de rastreig de sang humana normal circulant. Es poden veure glòbuls vermells, diversos glòbuls blancs incloent-hi limfòcits, un monòcit, un neutròfil i moltes petites plaquetes en forma de disc.