Immune

Viaggio nel misterioso sistema che ci tiene in vita

Philipp Dettmer, Ilaria Katerinov

• Publisher: RIZZOLI
• Year: 2022
• ISBN:
  9788831806527
• Topic: Ciencias biológicas
• Subtopic: Biotecnología

«Attraverso sorprendenti analogie e spiegazioni geniali di concetti complessi, Immune illustra in modo divertente lo sterminato sistema grazie al quale il nostro corpo combatte le infezioni e le altre minacce esterne.» (John Green, autore di Colpa delle stelle). Ti svegli e senti bruciore in gola. Ti fa male la testa. Hai una sensazione di fastidio mentre prepari i bambini per la scuola e ti vesti per andare al lavoro. Nel frattempo, proprio sotto la tua pelle, si sta combattendo una battaglia epica: in milioni lottano e muoiono per consentirti di uscire di casa. Eppure non ti sei mai soffermato a domandarti: cos'è il sistema immunitario? Secondo per complessità solo al cervello umano, è uno degli elementi cruciali che rendono possibile la vita sulla Terra. In Immune Philipp Dettmer, la mente che sta dietro il canale YT di divulgazione più popolare al mondo, accompagna i lettori a visitare la fortezza del proprio corpo e le sue difese.

Parte seconda

Danni catastrofici

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Conosci il nemico

PER CAPIRE COME FUNZIONANO LE NOSTRE DIFESE, DOBBIAMO PRIMA SAPERE CHI È IL nemico che ci attacca. Come abbiamo già visto, agli occhi della maggior parte degli esseri viventi non siamo persone ma un vasto panorama coperto di foreste, paludi e oceani, ricco di risorse e di spazio in cui crearsi una famiglia e stabilirsi a vivere. Ciascuno di noi è un pianeta, una casa.

Gran parte dei microrganismi che entrano per caso nel corpo vengono liquidati molto in fretta, perché non sono preparati ad affrontare ad armi pari il nostro sistema immunitario. Quindi la maggioranza degli esseri viventi rappresenta solo una lieve irritazione per un essere umano.

I nostri veri nemici sono un corpo d’élite che ha trovato un modo per superare le nostre difese. Alcuni di loro si specializzano nel dare la caccia agli umani, o ci utilizzano come parte integrante del loro ciclo di vita: nemici come il virus del morbillo, per esempio, che hanno proprio deciso di darci del filo da torcere. O il Mycobacterium tuberculosis, che si è evoluto al nostro fianco a partire da 70.000 anni fa e uccide ancora circa due milioni di persone l’anno. Altri, come il nuovo coronavirus che causa la malattia Covid-19, ci incontrano per puro caso e non si capacitano della fortuna che hanno avuto.

Nel mondo di oggi, quando pensiamo alle cose che ci fanno ammalare pensiamo soprattutto a batteri e virus. Nei Paesi in via di sviluppo, tuttavia, i protozoi, “animali” unicellulari che causano malattie come la malaria (che uccide fino a mezzo milione di persone l’anno), rappresentano ancora un problema grave.

Ogni invasore capace di suscitare una reazione del sistema immunitario è un agente patogeno: una parola che non a caso significa “portatore di sofferenza”. Così, ogni microrganismo che provoca una malattia è un agente patogeno, a qualsiasi specie appartenga e per quanto grande o piccolo sia. E qualsiasi cosa può diventare un agente patogeno nelle circostanze giuste. Per esempio, un normalissimo batterio che vive sulla pelle può non recarci alcun disturbo, ma può diventare un agente patogeno se ci stiamo sottoponendo alla chemioterapia e quindi siamo immunocompromessi, cioè vulnerabili alle invasioni. Ogni volta che leggete le parole “agente patogeno”, ricordate che vuol dire “qualcosa che ci fa ammalare”.

Il sistema immunitario è “consapevole” dell’esistenza di molti tipi diversi di agenti patogeni e sa che ciascuno di essi richiede una risposta diversa. Di conseguenza ha costruito molti diversi apparati e armi mirate contro ogni genere di invasore. Se li descrivessimo tutti ci dilungheremmo troppo e complicheremmo ulteriormente lo studio del sistema immunitario. Quindi, per semplicità, illustreremo il funzionamento dei nostri complessi meccanismi di difesa con l’aiuto dei nostri nemici. Li presenteremo uno alla volta. Più avanti farete la conoscenza di alcune malattie e scoprirete come possono renderci la vita impossibile; e infine parleremo dei pericoli che vengono dall’interno, come il cancro, le allergie e le malattie autoimmuni.

Nella seconda parte di questo libro incontreremo alcuni dei famigerati microrganismi con cui il sistema immunitario deve vedersela: i batteri. I batteri sono tra gli esseri viventi più antichi del pianeta e ci accompagnano da miliardi di anni. Sono le cose più piccole che possiamo considerare vive senza farci venire il mal di testa. Se, come abbiamo immaginato prima, una cellula avesse le dimensioni di un essere umano, il batterio medio sarebbe grande come un coniglietto. Come le nostre cellule, anche i batteri sono robot proteici unicellulari che possono assumere una grande varietà di forme e dimensioni e sono governati dalla chimica e dal loro codice genetico. Sarebbe uno sbaglio considerarli primitivi semplicemente perché sono più piccoli e meno complessi delle nostre cellule.

I batteri si evolvono da molto tempo e hanno esattamente il grado giusto di complessità. E hanno riscosso un grande successo sulla Terra! Sono maestri dell’arte della sopravvivenza: si possono trovare ovunque vi siano sostanze nutritive. E anche dove non ce ne sono, a volte se le producono da soli, trovando il modo per mangiare radiazioni o altre sostanze indigeribili. La terra su cui camminiamo, la superficie della nostra scrivania, l’aria stessa pullula di batteri. Ce ne sono sulla pagina del libro che state leggendo in questo momento. Alcuni colonizzano gli ambienti più ostili, come le sorgenti idrotermali a migliaia di metri sotto la superficie del mare, mentre altri si stabiliscono in luoghi più piacevoli, come le nostre palpebre.

Non conosciamo con certezza le dimensioni della biomassa composta da tutti i batteri presenti sul pianeta Terra, ma anche secondo le stime più prudenti è almeno dieci volte superiore alla massa di tutti gli animali. Un grammo di terra può contenere fino a cinquanta milioni di batteri. In un grammo di placca sui nostri denti ci sono più batteri di quanti siano gli esseri umani presenti sul pianeta in questo momento (ecco un buon modo per motivare i vostri figli a lavarsi i denti, e per far venire loro gli incubi).

In un ambiente favorevole, un singolo batterio può riprodursi ogni venti-trenta minuti dividendosi in due batteri. Quindi nel giro di quattro ore ce ne sarebbero già ottomila, e dopo qualche altra ora ce ne sarebbero milioni. E dopo qualche giorno ci sarebbero batteri a sufficienza per riempire tutti gli oceani del pianeta. Per fortuna questi calcoli non rispecchiano la realtà, perché mancano lo spazio e le sostanze nutritive necessarie e perché non tutte le specie di batteri sono in grado di replicarsi così in fretta; ma tecnicamente sarebbe possibile.

Il punto è che il rapidissimo ciclo riproduttivo dei batteri rappresenta un pericolo per il nostro sistema immunitario. Dato che i batteri sono onnipresenti sul pianeta, in ogni momento ne siamo completamente ricoperti e non abbiamo la minima possibilità di sbarazzarcene. Quindi i nostri corpi hanno dovuto scendere a patti con questa realtà e fare di necessità virtù. Vivere senza batteri è impossibile. E in realtà, non solo quasi tutti i batteri sono innocui per noi, ma i nostri antenati hanno stretto con loro un patto che ci torna utile ancora oggi. Migliaia di miliardi di batteri agiscono come buoni vicini di casa e collaboratori: ci aiutano a sopravvivere scacciando i batteri cattivi e scomponendo per noi una parte del cibo, e in cambio ricevono una casa e cibo gratis. Ma non sono loro i batteri di cui parliamo in questo libro.

Ci sono anche molti batteri cattivi, agenti patogeni che vogliono invadere il nostro corpo e farci ammalare. Possono provocare un’enorme e spaventosa varietà di malattie, dalla diarrea e altri disturbi gastrointestinali fino alla tubercolosi e alla polmonite o a morbi terribili come la peste, la lebbra e la sifilide. Sfruttano anche ogni occasione di infettarci quando ci facciamo male e l’interno del nostro corpo entra in contatto con l’ambiente esterno, dove i batteri sono ovunque. Quando non esistevano ancora gli antibiotici, anche una piccola ferita poteva causare una grave malattia o persino la morte.^a

Ancora oggi, pur con tutta la magia della medicina moderna, le infezioni batteriche uccidono molte persone ogni anno. Insomma, sono il punto di partenza ideale per andare alla scoperta del nostro sistema immunitario. Vediamo cosa succede quando alcuni batteri riescono a entrare nel corpo! Prima di farcela, però, devono superare una barriera potente: il Regno desertico della pelle.

a. Riflettiamoci un momento e ricordiamo che i nostri nonni facevano una vita più dura della nostra. I dati raccolti nel 1941 in un ospedale di Boston mostrano che l’82 per cento delle infezioni batteriche del sangue provocava la morte. Non possiamo neppure immaginare l’orrore rappresentato da questo numero: un graffio e un po’ di sporcizia significavano letteralmente la fine di una vita. Oggi nei Paesi sviluppati meno dell’un per cento di queste infezioni è mortale. Il fatto che non ci pensiamo spesso dimostra la rapidità con cui dimentichiamo le cose brutte e ci ricorda quanto siamo fortunati a vivere oggi e non nel passato.

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Il Regno desertico della pelle

LA PELLE È L’INVOLUCRO DEL CORPO: RICOPRE QUASI TUTTE LE AREE CHE CONSIDEriamo esterne. È la parte del corpo che sta più a contatto con il mondo, quindi dev’essere una barriera efficace per proteggerci da ogni sorta di microbi che cercano di entrare. Non solo, ma nel corso della vita quotidiana viene costantemente danneggiata e ferita, e quindi deve rigenerarsi in continuazione. Per fortuna, il Regno desertico della pelle è molto bravo a fare tutte queste cose! Impiega molte strategie ingegnose per rendersi quasi inespugnabile agli intrusi. La prima strategia consiste nel morire in continuazione. Dobbiamo immaginare la pelle non tanto come un muro o una barriera, ma come un nastro trasportatore della morte. In che senso? Per capirlo dobbiamo spingerci fino allo strato più profondo, dove la pelle viene creata e prodotta.

La vita di una cellula della pelle inizia circa un millimetro sotto la superficie, dove si trova quello che potremmo chiamare il “complesso industriale dermatologico”. Nello strato basale, le cellule staminali non fanno altro che moltiplicarsi: clonano se stesse giorno e notte, producendo nuove cellule che iniziano un viaggio verso l’esterno. Le cellule che nascono qui sono speciali perché hanno un compito difficile: per avere la necessaria solidità (letterale e non solo metaforica), le cellule cutanee contengono molta cheratina, una proteina molto resistente che compone la parte dura della pelle, delle unghie e dei peli. Quindi le cellule della cute sono robuste, piene di un materiale speciale che le rende difficili da rompere.

Appena nate devono subito lasciare la loro casa. Le cellule staminali della pelle producono continuamente nuove cellule cutanee e ciascuna nuova generazione spinge verso l’alto le vecchie. Quindi le cellule vengono continuamente soppiantate e sollevate da cellule più giovani che emergono sotto di loro. Più si avvicinano alla superficie e più devono tenersi pronte a difendere il corpo. E così, man mano che maturano, sviluppano lunghe spine e si intrecciano le une alle altre a formare un muro fitto e invalicabile. Poi le cellule cutanee iniziano a produrre corpi lamellari: piccole vescicole che spruzzano grasso per creare un rivestimento impermeabile che ricopre le cellule e il poco spazio che resta tra loro.

Questo rivestimento fa tre cose: agisce come un ulteriore confine fisico che è difficilissimo da varcare; facilita il compito di sbarazzarsi delle cellule morte; è pieno di antibiotici naturali detti defensine, capaci di assassinare i nemici da sole. La cellula cutanea si trasforma da un neonato inerme in un soldato esperto nel corso di questo epico viaggio di un solo millimetro.^a

Man mano che vengono spinte verso l’alto, in direzione della superficie, le cellule cutanee iniziano a prepararsi per il loro ultimo compito: morire. Si appiattiscono, si ingrandiscono e iniziano a stringersi ancora di più una all’altra fino a coagularsi in grumi indissolubili. E poi si sbarazzano dell’acqua che hanno dentro e si suicidano.

Il suicidio delle cellule non è un evento speciale nel corpo: ogni secondo, almeno un milione di cellule compie una qualche forma di suicidio controllato. E di solito, quando le cellule si suicidano, lo fanno in modo che sia facile pulire e portare via i cadaveri. Nel caso delle cellule cutanee, invece, i cadaveri tornano molto utili. Potremmo persino dire che lo scopo della loro vita è morire nel posto giusto producendo carcasse pulite. La parete di cadaveri intrecciati tra loro viene continuamente spinta verso l’alto. Fino a cinquanta strati di cellule morte, fusi uno sull’altro, formano la parte morta della pelle che teoricamente ricopre l’intero corpo.

Quando ci guardiamo allo specchio, quello che vediamo è uno strato sottilissimo di morte che ricopre le parti vive. Man mano che questo strato morto si danneggia e viene consumato dalle attività quotidiane, viene progressivamente eliminato e sostituito da nuove cellule che risalgono dal livello più profondo delle cellule staminali. A seconda dell’età, la pelle impiega fra i trenta e i cinquanta giorni per rinnovarsi completamente. Ogni secondo perdiamo circa 40.000 cellule morte. Quindi il nostro muro di confine esterno non fa altro che costruirsi, emergere in superficie e lasciarsi distruggere. È un sistema di difesa davvero ingegnoso: non solo le mura di confine del Regno della pelle vengono continuamente rinnovate e riparate, ma man mano che risalgono vengono rivestite da uno strato grasso di antibiotici naturali e passivi. E anche se i nemici trovano un posto in cui stabilirsi e cominciano a mangiare le cellule morte della pelle, vengono continuamente scacciati via dal corpo, quindi non riescono a penetrare fin sotto la pelle.^b

Quando fa caldo gli esseri umani sudano molto: un processo che serve a regolare la temperatura corporea e che inoltre trasporta in superficie molto sale. Gran parte di questo sale viene riassorbito, ma una parte rimane sulla pelle e la rende molto salata, una condizione che molti microbi non gradiscono. E come se non bastasse, il sudore contiene anche antibiotici naturali che possono uccidere passivamente i microbi.

Insomma, la nostra pelle fa tutto il possibile per rendersi inospitale. Dal punto di vista di un batterio è un deserto arido e salato, pieno di geyser che sputano liquidi tossici e spazzano via i nemici.

Ma non è ancora tutto. Un’altra delle straordinarie difese passive della pelle è il sottilissimo strato acido di cui è ricoperta, non a caso chiamato mantello acido, che è una miscela di sudore e altre sostanze secrete dalle ghiandole sotto la pelle. Il mantello acido non è così aggressivo da farci male: significa solo che il pH della nostra pelle è un po’ basso e quindi leggermente acido, il che lo rende sgradevole a molti microrganismi. Immaginate che il vostro letto sia cosparso di acido per batterie: probabilmente sopravvivreste alla notte, ma subireste ustioni chimiche e non sareste soddisfatti della vostra situazione: è esattamente così che si sentono i batteri.^c

Il mantello acido ha un altro importante effetto passivo che agisce soprattutto contro i batteri. L’interno e l’esterno del nostro corpo hanno livelli diversi di pH. Quindi, se un batterio si adatta all’ambiente acido della pelle e poi ha un’occasione di entrare nella circolazione sanguigna, per esempio passando da una ferita aperta, avrà un problema: il sangue ha un pH più alto della pelle. Quindi il batterio si ritrova all’improvviso in un ambiente a cui non è adattato, con pochissimo tempo a disposizione per adattarsi: un’impresa non da poco per certe specie.

Riassumendo: la pelle è un deserto ricoperto di acido, sale e defensine; la base è un cimitero di cellule morte che cadono in continuazione dal nostro corpo, insieme ai microrganismi abbastanza sfortunati da trovarcisi sopra. Dopo aver scoperto tutte queste cose, potremmo pensare che i microbi non possano sopravvivere sulla nostra pelle. Ma non è affatto vero. Nell’infinito universo del micromondo non ci sono spazi disabita...