Zrozumienie układu odpornościowego

1 -

Zrozumienie odpowiedzi immunologicznej

Dzięki pracy, której celem jest zapobieganie, zwalczanie lub zwalczanie chorób, układ odpornościowy odgrywa ważną rolę w naszym codziennym życiu. Jako złożona sieć wyspecjalizowanych organów i komórek, układ odpornościowy chroni organizm, odróżniając normalne komórki i tkankę od dowolnej substancji lub organizmu, który uważa za obce.

Kiedy układ odpornościowy rozpozna coś jako czynnik obcy, wywoła odpowiedź immunologiczną. Środki te można ogólnie zdefiniować jako będące antygenami lub alergenami.

• Antygenem mogą być bakterie, grzyby, wirusy, pasożyty, toksyny lub obce substancje. Układ odpornościowy rozpoznaje antygen przez to charakterystyczne cechy, które wyzwalają odpowiedź immunologiczną. Celem odpowiedzi immunologicznej jest zneutralizowanie antygenu.
• Z kolei alergen jest substancją nieszkodliwą, taką jak pyłek kota lub pyłek ambrozji, który organizm uważa za antygen. Kiedy to nastąpi, układ odpornościowy wywoła reakcję, którą nazywamy reakcją alergiczną.

Z przyczyn jeszcze nie w pełni zrozumianych, układ odpornościowy będzie czasami mylnie identyfikować własne komórki jako obce i wywoływać odpowiedź immunologiczną. Mówimy o tym jako o chorobie autoimmunologicznej. Przykłady obejmują łuszczycę, reumatoidalne zapalenie stawów, toczeń lub cukrzycę typu 1.

2 -

Anatomia układu odpornościowego

Układ odpornościowy jest wypełniony przez różne narządy, gruczoły i tkanki, które wspierają twój wzrost i rozwój. Obejmują one:

• Szpik kostny jest miejscem, w którym wytwarzane są wszystkie komórki krwi i komórki odpornościowe.
• Grasica zlokalizowana za mostkiem jest zaangażowana w dojrzewanie pewnych komórek obronnych krwi.
• Węzły chłonne , zebrane w całym ciele, zawierają wiele różnych komórek odpornościowych potrzebnych do zainicjowania skutecznej odpowiedzi immunologicznej.
• Śledziona zawiera tkankę limfatyczną, która przetwarza i odnawia komórki krwi i odporności.
• Układ limfatyczny to autostrada pomiędzy tkankami i narządami, które niosą limfę, bezbarwny płyn wypełniony krwinkami białymi.

Te narządy są również kluczowymi graczami w produkcji limfocytów, białych krwinek, które działają jak osoby reagujące w pierwszej kolejności, gdy jesteś ranny lub chory.

Dwie główne klasy limfocytów to komórki B i komórki T. Komórki B pozostają w szpiku kostnym do dojrzałości, podczas gdy komórki T podróżują do grasicy, aby zakończyć ich dojrzewanie. Po dojrzeniu komórki B i komórki T wykorzystują przepływ krwi i układ limfatyczny do ciągłego przemieszczania się po całym organizmie.

3 -

Rodzaje odpowiedzi immunologicznej

W obecności jakiegokolwiek czynnika chorobotwórczego (patogenu) układ odpornościowy wyzwala nie jedną, ale dwie różne odpowiedzi immunologiczne

• Wrodzona odpowiedź immunologiczna jest uważana za atak pierwszego rzutu na jakiekolwiek ogólne zagrożenie, takie jak wirus lub bakteria. Jest wrodzony, ponieważ zawsze istnieje, zawsze jest taki sam i zawsze używa tych samych komórek obronnych.
• Adaptacyjna odpowiedź immunologiczna to taka, w której układ odpornościowy, po rozpoznaniu patogenu, tworzy specyficzne komórki, które celują i neutralizują ten patogen. Jako taki, układ odpornościowy dostosowuje się do każdego nowego patogenu.

Odpowiedź adaptacyjna zależy zarówno od komórek B, jak i limfocytów T. Komórki B działają przez rozpoznawanie antygenu i substancji wydzielanych zwanych przeciwciałami, które "znakują" patogen. Następnie komórki T kontynuują, celując w "zniszczone" patogeny.

Podzbiór komórek B i komórek T nazywa się komórkami B pamięci i komórkami T. Służą one jako czujniki odpornościowe, "pamiętając" antygeny i wywołując reakcję w przypadku pojawienia się antygenu.

4 -

Koordynowanie odpowiedzi immunologicznej

Komunikacja w układzie odpornościowym jest w dużej mierze kierowana przez komunikaty chemiczne. Te chemikalia, zwane cytokinami , są wytwarzane przez szeroki zakres komórek odpornościowych w odpowiedzi na zachowania komórek wokół nich.

Po uwolnieniu cytokiny uruchamiają inne komórki odpornościowe, aby działały lub nie działają. W ten sposób nie tylko kierują ruchem komórkowym i zachowaniem komórek, ale także regulują wzrost i zdolność reagowania określonych populacji komórek (w tym defensywnych komórek krwi i osób zaangażowanych w naprawę tkanek).

Cytokiny są podobne pod wieloma względami do hormonów. Ale w przeciwieństwie do tych cząsteczek sygnalizacji komórkowej, cytokiny są zaangażowane w modulowanie odpowiedzi immunologicznej. Natomiast hormony regulują przede wszystkim fizjologię i zachowanie.

Cytokiny są ważne w zdrowiu i chorobie, reagując na infekcje, stany zapalne, urazy, sepsę, raka, a nawet etapy rozrodu.

5 -

Rola przeciwciał

Przeciwciało, również znane jako immunoglobina, jest białkiem w kształcie litery Y wydzielanym przez komórki B, które mają zdolność do identyfikacji patogenów. Dwie końcówki litery "Y" są w stanie zatrzasnąć się na patogenie lub zainfekowanej komórce i oznaczyć ją jako neutralizującą na jeden z trzech sposobów:

• Zapobieganie przedostawaniu się patogenu do zdrowej komórki
• Sygnalizowanie innych białek otaczających i pochłaniających najeźdźcę w procesie zwanym fagocytozą
• Zabicie samego patogenu

Przeciwciała są przekazywane z matki na dziecko poprzez proces nazywany bierną immunizacją. Po urodzeniu dziecko zacznie samodzielnie wytwarzać przeciwciała, albo w odpowiedzi na specyficzny antygen (odporność adaptacyjna), albo jako część naturalnej odpowiedzi immunologicznej organizmu (odporności wrodzonej).

Ludzie są w stanie wytworzyć ponad dziesięć miliardów różnych typów przeciwciał, z których każdy jest ukierunkowany na konkretny antygen. Miejsce wiązania antygenu na przeciwciele, zwane paratopem, zamyka się w miejscu komplementarnym na antygenie zwanym epitopem. Wysoka zmienność paratopu pozwala układowi immunologicznemu rozpoznać ekspansywny zakres antygenów.

6 -

Zrozumienie alergii

Alergia powstaje, gdy układ odpornościowy reaguje na substancje, które są nieszkodliwe dla innych. Określamy te substancje jako alergeny. Chociaż mamy tendencję do kojarzenia alergii z gorączką sienną i pyłkiem, alergię może wywoływać dowolna liczba alergenów, w tym leki, żywność, toksyny, lateks, metal, a nawet ekspozycja na słońce.

Reakcje alergiczne występują, gdy organizm wytwarza przeciwciała, w szczególności immunoglobulinę E (IgE), w odpowiedzi na substancję, którą uważa za szkodliwą. Przeciwciało wiąże się następnie z alergenem i jedną z dwóch białych krwinek (komórkami tucznymi, które znajdują się w tkankach lub granulocytach zasadochłonnych, które krążą swobodnie we krwi), wyzwalając uwalnianie substancji zapalnych zwanych histaminami . Ta reakcja hiperreaktywna może objawiać się za pomocą:

• Objawy ze strony układu oddechowego, takie jak kichanie, swędzenie, katar, zaczerwienienie oczu, duszność i świszczący oddech, często w wyniku działania drażniących substancji w powietrzu
• Objawy żołądkowo-jelitowe, takie jak ból brzucha, wzdęcia, wymioty i biegunka, zazwyczaj związane z alergią pokarmową
• Objawy dermatologiczne, takie jak wysypka, pokrzywka, gorączka i swędzenie, spowodowane przez wszystko - od leków i ukąszeń owadów po kontakt z substancjami organicznymi lub nieorganicznymi

W niektórych przypadkach dana osoba może doświadczyć potencjalnie zagrażającej życiu reakcji alergicznej na wszystkie ciała zwanej anafilaksją. Objawy obejmują ciężkie pokrzywki, obrzęk twarzy, trudności w oddychaniu, szybkie lub wolne bicie serca, zawroty głowy, omdlenia, dezorientację i wstrząs.

Łagodne alergie są zazwyczaj leczone lekami przeciwhistaminowymi, natomiast bardziej poważne reakcje mogą wymagać wstrzyknięcia epinefryny .

7 -

Przyczyny choroby autoimmunologicznej

W samym sercu choroba autoimmunologiczna jest odbiciem układu odpornościowego prowadzonego w amoku, atakującym prawidłowe komórki i tkanki, które uważa za szkodliwe. Jest to stan, którego wciąż nie w pełni rozumiemy, ale badania sugerują, że wiele czynników odgrywa rolę (w tym genetykę, wirusy i ekspozycję toksyczną).

Gdy układ odpornościowy źle funkcjonuje, uwolni limfocyty obronne i tak zwane autoprzeciwciała, które celują w komórki w różnych częściach ciała. Ta nieodpowiednia reakcja, określana jako reakcja autoimmunologiczna, może powodować stan zapalny i uszkodzenie tkanki.

Choroba autoimmunologiczna nie jest rzadkością. Istnieje ponad 80 znanych postaci choroby z objawami od łagodnego do ciężkiego. Niektóre z bardziej powszechnych obejmują:

• Toczeń
• Reumatoidalne zapalenie stawów
• Łuszczyca
• Twardzina
• Nietolerancja glutenu
• choroba Crohna
• Wrzodziejące zapalenie jelita grubego
• zespół Sjogrena
• Mieszana choroba tkanki łącznej
• Zapalenie naczyń

Leczenie zależy od zaburzenia, ale może obejmować stosowanie kortykosteroidów, leków hamujących odporność, leków przeciwnowotworowych i plazmaferezy (dializa osocza).

8 -

Zrozumienie odporności i szczepionek

Szczepionki to substancje, organiczne lub wytwarzane przez człowieka, które są wprowadzane do organizmu w celu wywołania reakcji odpornościowej. Celem szczepionki jest zapobieganie chorobie (szczepionka profilaktyczna), kontrola choroby (szczepionka terapeutyczna) lub zwalczenie choroby (szczepionka sterylizująca).

Szczepionki są wykorzystywane do wypełniania luk w odporności osoby, albo dlatego, że dana osoba nie była jeszcze narażona na działanie patogenu (takiego jak roczny szczep grypy) lub patogen stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia, którego układ odpornościowy nie może w pełni kontrolować (np. wirus herpes zoster, który powoduje półpasiec).

Wśród różnych podejść do projektowania szczepionek:

• Żywe atenuowane szczepionki są wytwarzane z żywymi wirusami (a czasami bakteriami), które nie mogą wyrządzić szkody, ale mimo to wywołują odpowiedź immunologiczną. Odra, świnka, ospa wietrzna i polio to tylko niektóre przykłady żywych szczepionek.
• Inaktywowane szczepionki wykorzystują "zabite" wirusy, bakterie lub inne patogeny, aby pobudzić odpowiedź immunologiczną. Grypa, zapalenie wątroby typu A i wścieklizna to tylko niektóre przykłady inaktywowanych szczepionek.
• Szczepionki podjednostkowe wykorzystują tylko fragment patogenu do wywołania odpowiedzi immunologicznej. Zarówno wirusowe zapalenie wątroby typu B, jak i wirus brodawczaka ludzkiego (HPV) są przykładami szczepionek podjednostkowych.
• Szczepionki toksyczne wytwarzane są z inaktywowanych toksycznych związków, które są nieszkodliwe dla organizmu, ale nadal wywołują odpowiedź immunologiczną. W ten sposób wytwarzane są szczepionki przeciw tężcowi i błonicy.
• Szczepionki DNA to takie, w których zmodyfikowany DNA wstawiono do wektora (takiego jak dezaktywowany wirus lub bakteria). Wektor jest następnie wstrzykiwany do organizmu, gdzie przyłącza się do komórek docelowych i "przeprogramowuje" je w celu wytworzenia swoistych przeciwciał.

> Źródło:

> Rich, R .; Fleischer, T .; Shearer, W .; et al. (2012) Clinical Immunology (wydanie 4). Nowy Jork: Elsevier Science.