24.3: Humoralne odpowiedzi odpornościowe

Przegląd

Humoralna odpowiedź odpornościowa, znana również jako odpowiedź immunologiczna za pośrednictwem przeciwciał, jest skierowana przeciwko patogenom krążącym w “humorach” lub płynach pozakomórkowych, takich jak krew i limfa. Przeciwciała celują w atakujące patogeny w celu zniszczenia poprzez wiele mechanizmów obronnych, w tym neutralizację, opsonizację i aktywację układu dopełniacza. Pacjenci z upośledzoną produkcją przeciwciał cierpią na ciężkie i częste infekcje pospolitymi i nietypowymi patogenami.

Komórki B są wytwarzane w szpiku kostnym i krążą w płynach ustrojowych

Limfocyty B, zwane także komórkami B, wykrywają patogeny we krwi lub układzie limfatycznym. Chociaż komórki B pochodzą ze szpiku kostnego, ich nazwa pochodzi od wyspecjalizowanego narządu u ptaków, u którego po raz pierwszy odkryto komórki B, czyli kaletki Fabriciusa. Po uwolnieniu ze szpiku kostnego limfocyty B dojrzewają we wtórnych tkankach limfatycznych, takich jak śledziona, węzły chłonne, migdałki i tkanka limfatyczna związana z błoną śluzową w całym organizmie.

Komórki B różnicują się w komórki plazmatyczne uwalniające przeciwciała i komórki B pamięci

Limfocyty B wiążą się z określonymi częściami patogenu, zwanymi antygenami, za pośrednictwem receptorów limfocytów B. Oprócz wiązania antygenu komórki B wymagają drugiego sygnału do aktywacji. Sygnał ten może być dostarczony przez pomocnicze limfocyty T lub, w niektórych przypadkach, przez sam antygen. Kiedy oba bodźce są obecne, komórki B tworzą ośrodki rozrodcze, gdzie proliferują w komórki plazmatyczne i komórki B pamięci. Wszystkie komórki pochodzące od wspólnej komórki B (monoklonalnej) odpowiadają na ten sam antygen. Każda komórka plazmatyczna wydziela genetycznie identyczne przeciwciała, które krążą w krwiobiegu. Komórki B pamięci wytwarzają przeciwciała, które są związane z powierzchnią komórki i są wysoce specyficzne wobec antygenu, który początkowo doprowadził do wytworzenia komórki B pamięci. Komórki B pamięci są długowieczne i umożliwiają organizmowi znacznie szybszą i silniejszą reakcję po wtórnej ekspozycji na ten sam patogen.

Przeciwciała zabijają patogeny na różne sposoby

Przeciwciała wiążą się z antygenami, które napotykają w płynach ustrojowych. Powstały kompleks przeciwciało-antygen aktywuje trzy główne mechanizmy obronne: neutralizację, opsonizację i układ dopełniacza.

Neutralizacja: Przeciwciała „neutralizują” patogen poprzez zakłócanie jego zdolności do infekowania komórek gospodarza. Na przykład, gdy przeciwciało wiąże się z powierzchnią wirusa, może osłabić zdolność wirusa do przyłączania się do komórek docelowych lub wnikania do nich, skutecznie hamując infekcję.

Opsonizacja: przeciwciała działają jak opsoniny, które „tagują” patogeny do zniszczenia. W szczególności tworzenie kompleksu antygen-przeciwciało przyciąga i stymuluje komórki fagocytarne, które pochłaniają i niszczą patogen.

Dopełniacz: przeciwciała mogą aktywować układ dopełniacza, który odgrywa rolę zarówno w odporności wrodzonej, jak i nabytej. Układ dopełniacza to sekwencyjna kaskada ponad 30 białek. Za pomocą przeciwciał białka te opsonizują patogeny w celu zniszczenia ich przez makrofagi i neutrofile, indukują odpowiedź zapalną poprzez rekrutację dodatkowych komórek odpornościowych i sprzyjają lizie (zniszczeniu) patogenu.

Zaburzenie humoralnego układu odpornościowego zagraża życiu

Ludzie cierpiący na humoralne zaburzenia układu odpornościowego są często rozpoznawani na wczesnym etapie życia, kiedy spada liczba przeciwciał, które niemowlę otrzymało od matki (tj. odporność bierna). Biorąc pod uwagę złożoność humoralnego układu odpornościowego, przyczyny jego nieprawidłowego działania są różnorodne. Jednakże u prawie 80% pacjentów z pierwotnym niedoborem odporności występują zaburzenia przeciwciał. Na przykład hipogammaglobulinemia to niedobór lub mała liczba wszystkich klas przeciwciał. Pacjenci częściej mają infekcje ucha, zatok i płuc oraz cierpią na problemy żołądkowo-jelitowe, takie jak biegunka, zaburzenia wchłaniania i objawy zespołu jelita drażliwego. Ogólnie rzecz biorąc, częstotliwość i nasilenie infekcji u pacjentów wzrasta wraz z wiekiem. Zakażenia nietypowymi patogenami mają zazwyczaj ciężki przebieg, a zakażenia powszechnymi patogenami są często zarówno poważne, jak i nawracające.

W innej adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej, odporności humoralnej, układ odpornościowy celuje w patogeny krążące w płynach zewnątrzkomórkowych, w tym we krwi i limfie.

Atakujące patogeny, takie jak bakterie, są wykrywane przez specyficzne białe krwinki zwane komórkami B, które rozpoznają określone antygeny na powierzchni bakterii.

Po aktywacji limfocyty B namnażają się i różnicują w komórki plazmatyczne, które wydzielają miliony przeciwciał, które krążą w całym organizmie i aktywują kilka mechanizmów obronnych.

W jednej metodzie przeciwciała, które wiążą antygeny na powierzchni patogenu, mogą go inaktywować lub neutralizować, zakłócając jego zdolność do infekowania komórki gospodarza.

Mogą również opsonizować lub oznaczać patogeny w celu pochłonięcia i zniszczenia przez fagocyty, takie jak makrofagi lub neutrofile.

Wreszcie, przeciwciała mogą aktywować układ dopełniacza, kompleks białek, który dodatkowo zwiększa opsonizację i niszczenie patogenów.

Nawet po zniszczeniu patogenów niektóre aktywowane limfocyty B różnicują się w komórki B pamięci zamiast komórek plazmatycznych. Te limfocyty B pamięci nadal wytwarzają niewielkie ilości przeciwciał długo po ustąpieniu infekcji. Jeśli ten sam patogen ponownie dostanie się do organizmu, te krążące przeciwciała mogą go skierować w celu natychmiastowego zniszczenia.