24.1: Co to jest układ odpornościowy?

Przegląd

Układ odpornościowy składa się z różnych struktur i procesów biologicznych, które chronią organizm przed chorobami. Procesy te można podzielić na odporność wrodzoną i nabytą. Aby działać skutecznie, układ odpornościowy musi wykrywać patogeny poprzez odróżnianie własnych struktur organizmu od obcych elementów. Jeśli to określenie się nie powiedzie, dochodzi do chorób autoimmunologicznych, w których układ odpornościowy reaguje przeciwko własnej tkance organizmu.

Wrodzony układ odpornościowy działa szybko i niespecyficznie

Wrodzony układ odpornościowy jest pierwszą linią obrony przed infekcją. Składa się z barier fizycznych i różnych komórek, które działają szybko i niespecyficznie przeciwko elementom, które są obce dla gospodarza (tj. Nie-ja). Przykładami barier fizycznych u ssaków są skóra, wyściółka przewodu pokarmowego i wydzieliny, takie jak śluz lub ślina. Gdy najeźdźca pokona bariery fizyczne, komórki odpowiedzi zapalnej są rekrutowane do miejsca wejścia: komórki tuczne uwalniają mnóstwo substancji chemicznych, które przyciągają inne komórki wrodzonego układu odpornościowego i aktywują adaptacyjny układ odpornościowy. Komórki fagocytarne, takie jak neutrofile i makrofagi, połykają i niszczą patogeny. Komórki NK (ang. Natural NK), czyli specjalny rodzaj białych krwinek, niszczą komórki zakażone wirusem. Razem komórki wrodzonego układu odpornościowego eliminują najeźdźcę lub utrudniają jego rozprzestrzenianie się i aktywują adaptacyjny układ odpornościowy.

Receptory rozpoznawania wzorców umożliwiają organizmom odróżnienie siebie od nie-siebie

W jaki sposób organizm może odróżnić własną tkankę (ja) od obcego elementu lub najeźdźcy (nie-ja)? Ta zdolność jest nadawana przez receptory rozpoznawania wzorców (PRR). Receptory te rozpoznają wzorce molekularne związane z drobnoustrojami (MAMP), które są unikalne dla bakterii, wirusów, pasożytów lub grzybów. Przykładami są części zewnętrznej błony bakteryjnej lub dwuniciowy RNA wirusów. MAMP nie są specyficzne dla odrębnego gatunku lub wariantu patogenu, ale stanowią cechę charakterystyczną szerokiej klasy patogenów (tj. bakterii lub grzybów Gram-ujemnych). Wrodzony układ odpornościowy działa zatem niespecyficznie przeciwko patogenom.

Adaptacyjny układ odpornościowy jest wysoce specyficzny

Kręgowce wyewoluowały adaptacyjny układ odpornościowy, który przechowuje “pamięć” poprzedniego ataku, a następnie może wywołać silniejszą odpowiedź przeciwko określonym patogenom. Podczas gdy wrodzony układ odpornościowy wykorzystuje szeroki zakres typów komórek, adaptacyjny układ odpornościowy opiera się na dwóch rodzajach białych krwinek do zwalczania patogenów: limfocytów B i limfocytów T. Podczas gdy limfocyty T są częścią odporności komórkowej, limfocyty B stanowią humoralną gałąź odporności adaptacyjnej.

Limfocyty B mogą bezpośrednio niszczyć obcą cząstkę lub różnicować się w komórki plazmatyczne, które uwalniają przeciwciała. Przeciwciała następnie celują w najeźdźcę w celu zniszczenia przez inne komórki. Limfocyty T pełnią kilka funkcji, w zależności od składu ich receptorów powierzchniowych i arsenału chemicznego. Wszystkie limfocyty T przenoszą receptory powierzchniowe, z których każdy jest specyficzny dla pojedynczego antygenu. Po napotkaniu antygenu limfocyty T mogą stymulować inne części układu odpornościowego lub aktywnie niszczyć komórki zakażone lub rakowe. Niektóre limfocyty B i T pozostają dostępne długo po usunięciu infekcji, a przy wielokrotnym narażeniu na ten sam obcy element wytwarzają silniejszą i szybszą odpowiedź immunologiczną.

Podczas gdy wrodzony układ odpornościowy działa w ciągu kilku minut do kilku godzin od zagrożenia lub infekcji, adaptacyjny układ odpornościowy reaguje w ciągu kilku dni. Tylko adaptacyjny układ odpornościowy “uczy się” (tj. dostosowuje się) w ciągu życia organizmu.

Choroby autoimmunologiczne

Choroby autoimmunologiczne występują, gdy układ odpornościowy nie funkcjonuje prawidłowo. Ogólnie rzecz biorąc, choroby autoimmunologiczne rozwijają się, gdy układ odpornościowy nie jest w stanie odróżnić zdrowej tkanki organizmu od obcego elementu. Zazwyczaj jeden z trzech patologicznych skutków wynika z choroby autoimmunologicznej: uszkodzenia lub zniszczenia tkanek, zmienionego wzrostu narządów lub zmienionej funkcji narządów.

Jednym z przykładów takiej choroby autoimmunologicznej jest cukrzyca typu 1 (T1DM). Podczas wystąpienia cukrzycy typu 1, zwykle u dzieci we wczesnej dorosłości, komórki odpornościowe wytwarzają przeciwciała, które atakują komórki trzustki produkujące insulinę, tak zwane komórki β. Rezultatem jest zniszczenie β komórek, a następnie niezdolność do regulacji poziomu cukru we krwi. Obecnie nie można wyleczyć cukrzycy typu 1, ale leczenie insuliną, specjalna dieta i ćwiczenia fizyczne pomagają pacjentom radzić sobie z chorobą. Konieczne jest wczesne zdiagnozowanie choroby i rozpoczęcie leczenia, zanim wszystkie komórki produkujące insulinę zostaną zniszczone.