SOUČÁSTI IMUNITNÍHO SYSTÉMU

Imunitní systém lze rozdělit na dva hlavní subsystémy, vrozený/obecný systém odolnosti a adaptivní systém. Jak vrozený systém, tak adaptivní systém na sebe neustále vzájemně působí, aby zajistily účinnou imunitní odpověď.

Vrozený imunitní systém neboli systém všeobecné rezistence zahrnuje řadu ochranných opatření, která neustále fungují a zajišťují první linii obrany proti patogenním činitelům. Tyto reakce však nejsou specifické pro konkrétní patogenní agens. Místo toho jsou buňky vrozené imunity specifické pro konzervované molekulární vzory, které se nacházejí na všech mikroorganismech. To zabraňuje tomu, aby vrozený imunitní systém neúmyslně rozpoznal hostitelské buňky a napadl je. To však brání tomu, aby vrozené imunitní reakce zlepšovaly své reakce při opakovaném vystavení stejnému patogennímu agens. Jinými slovy, vrozený imunitní systém nemá paměť.

Ochranná obrana vrozeného imunitního systému začíná u anatomických bariér, jako jsou neporušená kůže a sliznice, které brání vstupu mnoha mikroorganismů a toxických látek. Kůže má také kyselé prostředí o pH 3-5, které zpomaluje růst mikroorganismů. Kromě toho normální mikroorganismy nebo flóra, které obývají kůži a sliznice, soutěží s jinými mikroorganismy o živiny a místa k uchycení. Dále hlen a řasinky na sliznicích pomáhají zachycovat mikroorganismy a vypuzovat je z těla ven.

Dále vrozený imunitní systém zahrnuje takové fyziologické bariéry, jako je normální tělesná teplota, horečka, žaludeční kyselost, lysozym, interferon a kolektiviny. Rozsah normální tělesné teploty inhibuje řadu mikroorganismů; a rozvoj horečky může mnohé z těchto patogenních organismů dále inhibovat. Žaludeční kyselost žaludku je také poměrně účinná při likvidaci mnoha požitých mikroorganismů. Lysozym, což je hydrolytický enzym, který se nachází v slzách a slizničních sekretech, může štěpit peptidoglykanovou vrstvu bakteriální buněčné stěny, a tím mikroorganismus lyzovat. Interferon(y), který zahrnuje skupinu proteinů produkovaných virově infikovanými buňkami, se může vázat na neinfikované buňky a vyvolat všeobecný protivirový stav. Kolektiny jsou surfaktantové proteiny, které jsou přítomny v séru, plicních sekretech a na povrchu sliznic. Mohou přímo zabíjet některé patogenní mikroorganismy tím, že narušují jejich lipidové membrány, nebo nepřímo tím, že shlukují mikroorganismy a zvyšují tak jejich citlivost vůči fagocytóze.

Součástí obranných opatření vrozeného imunitního systému jsou také komplementové dráhy. Existují tři dráhy komplementu. Klasická dráha se spouští, když protilátky IgM nebo některé podtřídy protilátek IgG vážou povrchové markery/antigeny na mikroorganismech. Alternativní neboli properdinová dráha se spouští ukládáním proteinu komplementu, C3b, na povrch mikrobů a k aktivaci nevyžaduje protilátky. Třetí dráha, lektinová dráha, se spouští navázáním plazmatického lektinu vázajícího manózu (MBL) na mikroby a k aktivaci nevyžaduje protilátky. Tyto tři dráhy se spojují do společné dráhy, která vede k vytvoření komplexu membránového útoku, který může vytvořit póry v membráně cílových buněk. Dráhy komplementu jsou také nedílnou součástí opsonizace (neboli zvýšené náchylnosti) částicových antigenů k fagocytóze a spuštění lokalizované zánětlivé reakce.

Zánětlivá reakce je další podstatnou součástí vrozené imunitní odpovědi. Zánětlivá reakce je reakcí organismu na invazi infekčního agens, antigenní výzvu nebo jakýkoli typ fyzického poškození. Zánětlivá odpověď propouští produkty imunitního systému do oblasti infekce nebo poškození a je charakterizována kardinálními příznaky zarudnutí, tepla, bolesti, otoku a ztráty funkce.

Kromě anatomických a fyziologických mechanismů existují také receptory rozpoznávání vzorů neboli PRR, které přispívají k vrozené imunitní odpovědi. Receptory rozpoznávání vzorů nejsou specifické pro daný patogen nebo antigen, ale mohou zajistit rychlou odpověď na antigeny. PRR jsou klasifikovány jako membránové proteiny, protože jsou spojeny s buněčnou membránou; a lze je nalézt ve všech membránách buněk vrozeného imunitního systému. Ačkoli existuje několik set druhů, všechny geny PRRs jsou zakódovány v zárodečné linii, aby byla zajištěna omezená variabilita jejich molekulární struktury. Mezi PRRs patří například MBL, plicní surfaktantový protein, C-reaktivní protein, toll-like receptory (TLR), lektin typu C, NOD a MX. PRR rozpoznávají PAMPs neboli molekulární vzory spojené s patogeny, které mohou vyvolat uvolňování cytokinů. Příklady PAMPs zahrnují LPS (endotoxin), peptidoglykan (buněčné stěny), lipoproteiny (bakteriální kapsidy), hypometylovanou DNA (CpG vyskytující se u bakterií a parazitů), dvouvláknovou DNA (viry) a flagellin (bakteriální bičíky). Tyto antigeny jsou produkovány mikrobiálními buňkami, nikoli lidskými buňkami. Rozpoznání PAMP pomocí PRR vede k aktivaci komplementu, opsonizaci, uvolnění cytokinů a aktivaci fagocytů.

Nakonec jsou pro vrozenou odpověď důležité také mononukleární fagocyty a granulocytární buňky, které pomáhají propojit vrozenou imunitní odpověď s adaptivní imunitní odpovědí. Mezi mononukleární fagocyty patří monocyty, které cirkulují v krvi, a makrofágy, které jsou ve tkáních. Monocyty a makrofágy mají velký význam pro prezentaci antigenu, fagocytózu, produkci cytokinů a antimikrobiální a cytotoxické aktivity.

Po dozrání monocytů cirkulují monocyty v krvi přibližně 8 hodin, poté migrují do tkání a diferencují se ve specifické tkáňové makrofágy nebo v dendritické buňky. Existuje několik typů dendritických buněk, které se podílejí na různých aspektech imunitních funkcí. Mnoho dendritických buněk je důležitých při prezentaci antigenu T-helperovým buňkám. Folikulární dendritické buňky se však vyskytují pouze v lymfatických folikulech a podílejí se na vazbě komplexů antigen-protilátka v lymfatických uzlinách.

Granulocytární buňky zahrnují neutrofily, eozinofily a bazofily/mastné buňky. Neutrofily jsou vysoce aktivní fagocytující buňky a obvykle přicházejí na místo zánětu jako první. Eozinofily jsou také fagocytujícími buňkami; jsou však důležitější při odolávání parazitům. Bazofily v krvi a žírné buňky ve tkáních uvolňují histamin a další látky a jsou důležité při vzniku alergií.

Vrozený systém může být schopen zlikvidovat patogenní agens bez další pomoci adaptivního systému; nebo může vrozený systém stimulovat adaptivní imunitní systém, aby se zapojil do likvidace patogenního agens.

Na rozdíl od vrozeného imunitního systému jsou akce adaptivního imunitního systému specifické pro konkrétní patogenní agens. Tato reakce bude trvat déle než reakce vrozená. Adaptivní imunitní systém má však paměť, což znamená, že adaptivní imunitní systém bude při každé další expozici reagovat na daný patogen rychleji.

Adaptivní imunitní odpověď se skládá z B-buněk/protilátek a T-buněk. To jsou dvě ramena adaptivního imunitního systému. B-buňky a protilátky tvoří humorální imunitu neboli imunitu zprostředkovanou protilátkami a T-buňky tvoří imunitu zprostředkovanou buňkami. Poznamenejme, že přirozené zabíječské buňky jsou také z linie lymfocytů jako B-buňky a T-buňky; přirozené zabíječské buňky se však podílejí pouze na vrozených imunitních reakcích.

První rameno adaptivního imunitního systému je humorální imunita, funguje proti extracelulárním patogenním agens a toxinům. B-buňky jsou produkovány v kostní dřeni a poté putují do lymfatických uzlin. V lymfatických uzlinách naivní B-buňky dále dozrávají a jsou vystaveny patogenním agens zachyceným v dané lymfatické uzlině. Na rozdíl od T-buněk mohou B-buňky rozpoznávat antigeny v jejich nativní formě, což znamená, že B-buňky mohou rozpoznávat antigeny, aniž by bylo nutné, aby byl antigen zpracován antigen prezentující buňkou a následně prezentován pomocnou T-buňkou. Tyto antigeny se nazývají antigeny nezávislé na T, protože k aktivaci B-buněk není nutná aktivace T-buněk. Mezi tyto antigeny nezávislé na T patří například lipopolysacharid, dextran a bakteriální polymerní bičík. Tyto antigeny jsou obvykle velké polymerní molekuly s opakujícími se antigenními determinanty. Tyto antigeny mohou také vyvolat aktivaci četných B-buněk; imunitní odpověď je však slabší a indukce paměti je slabší než při aktivaci pomocných buněk T. Naproti tomu aktivace B-buněk s aktivací buněk T-helperů vede k mnohem lepší imunitní odpovědi a účinnější paměti. Tato dlouhodobá a účinná imunitní odpověď je typem reakce, která je cílem imunizace. Po navázání antigenu na oblast Fab na receptoru B-buňky a sekundární signalizaci cytokiny uvolněnými pomocnými buňkami T-buňky zahájí B-buňky somatickou hypermutaci v oblasti Fab, která dále zvyšuje odpovídající shodu mezi oblastí Fab a antigenem. Tento proces pak stimuluje B-buňky ke zrání v plazmatické buňky, které pak začnou produkovat konkrétní protilátku s nejlepší odpovídající shodou s antigenem.

Z těchto stimulovaných B-buněk vzniknou klony B-buněk se specifitou pro konkrétní antigen. Z těchto buněk se mohou stát plazmatické buňky produkující protilátky nebo paměťové buňky, které zůstanou v lymfatických uzlinách, aby stimulovaly novou imunitní odpověď na daný antigen. K tomu dochází během primární imunitní odpovědi, kdy je imunitní systém poprvé vystaven určitému antigenu.

Tento proces klonální selekce a expanze bude trvat několik dní; a především zahrnuje produkci IgM. IgM je první protilátkou produkovanou během primární imunitní odpovědi.

Jak imunitní odpověď postupuje, aktivované plazmatické buňky začnou produkovat IgG specifické pro daný antigen. Přestože IgM je první produkovanou protilátkou a je mnohem větší, IgG je lépe neutralizující protilátkou. IgG se účinněji váže na antigen a napomáhá opsonizaci.

Poznámka: Plazmatické buňky mohou produkovat i jiné protilátky. Mezi tyto protilátky patří IgD, IgA a IgE. IgD se vyskytuje především jako receptor vázaný na povrchu zralých B-buněk. Zatímco IgA je protilátka, která se nachází v sekretech, jako jsou hlen, sliny, slzy a mateřské mléko, a IgE je protilátka, která se podílí na alergických reakcích a parazitárních infekcích. Nejdůležitější protilátkou pro vakcíny je však IgG.

Pomocí paměťových buněk, které byly vytvořeny při primární imunitní odpovědi, povede každé další vystavení antigenu k rychlejší a účinnější sekundární imunitní odpovědi. Při této sekundární imunitní odpovědi bude reakce rychlejší, větší a složená především z IgG.

Co se týče druhé větve adaptivní imunity, buněčné imunity, ta funguje především proti intracelulárním patogenům. T-buňky dozrávají v brzlíku a poté jsou uvolňovány do krevního oběhu. Existují dva hlavní typy T-buněk, buňky CD4 a buňky CD8.

Buňky CD4 neboli pomocné T-buňky mají ko-receptor CD4 a rozpoznávají pouze protein hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) II. Protein MHC II se nachází na všech imunitních buňkách a funguje jako marker imunitních buněk.

CD4 buňky jsou nezbytné pro imunitu zprostředkovanou protilátkami a pro pomoc B-buňkám při kontrole extracelulárních patogenů. Existují dvě podskupiny buněk CD4, Th1 a Th2. Buňky Th1 pomáhají podporovat imunitu zprostředkovanou buňkami a buňky Th2 pomáhají podporovat imunitu zprostředkovanou protilátkami.

Buňky CD8 neboli T-cytotoxické buňky mají ko-receptor CD8 a rozpoznávají pouze protein I hlavního histokompatibilního komplexu (MHC). Protein MHC I se nachází na všech jádrových tělních buňkách s výjimkou zralých erytrocytů a funguje jako marker tělních buněk. Buňky CD8 jsou nezbytné pro buněčnou imunitu a pomáhají kontrolovat nitrobuněčné patogeny.

Na rozdíl od buněk B mohou buňky T rozpoznat pouze antigen, který byl zpracován a prezentován buňkami prezentujícími antigen. Existují dva typy zpracování antigenu.

První typ zpracování antigenu zahrnuje připojení intracelulárních antigenů spolu s proteiny MHC I na povrch buněk zpracovávajících antigen. K tomu dochází u virových antigenů a nádorových buněk.

Druhý typ zpracování antigenu zahrnuje připojení extracelulárních antigenů spolu s proteiny MHC II na povrch buněk prezentujících antigen. K tomu dochází u bakteriálních a parazitárních antigenů.

Jakmile je buňka T aktivována buňkou prezentující antigen, začne plnit své funkce v závislosti na tom, zda se jedná o buňku CD4 nebo CD8. Stejně jako u B-buněk dochází i u aktivovaných T-buněk ke klonální expanzi, která vytváří další efektorové T-buňky pro aktuální infekci a paměťové T-buňky pro budoucí infekce tímto antigenem.

.