Humoraalinen immuunijärjestelmä: vasta-aineet, komplementti ja toiminta
Humoraalinen immuunijärjestelmä on osa immuunijärjestelmää, joka puolustaa elimistöä tunkeutuvia organismeja ja muuta vierasta materiaalia vastaan. Humoraalinen puolustus toimii pääasiassa liuoksissa ja solujen ulkopuolella, kuten veressä, imusolmukkeissa ja limakalvojen eritteissä.
Humoraalisen osan muodostavat solujen ulkopuoliset makromolekyylit. Näitä ovat muun muassa eritetyt vasta-aineet, komplementtiproteiinit sekä tietyt antimikrobisia peptidejä muistuttavat aineet ja akuutin vaiheen proteiinit. Niiden tehtävänä on tunnistaa, neutraloida tai merkitä hyökättäviä taudinaiheuttajia ja vieraita partikkeleita — esimerkiksi bakteerien ja virusten — joita on läsnä verenkierrossa tai muissa kehon nesteissä. Vanhemmassa lääketieteellisessä terminologiassa näitä nesteitä kutsuttiin "humoreiksi". Sekä alkeellisemmassa synnynnäisessä immuunijärjestelmässä että myöhemmässä selkärankaisten hankitussa eli adaptiivisessa immuunijärjestelmässä on humoraalisia komponentteja, jotka täydentävät toisiaan.
Keskeiset komponentit
- Vasta-aineet (immunoglobuliinit): tuottavat B-imusolut ja plasmasolut. Vasta-aineita on eri isotyyppejä: IgM (varhainen vaste, tehokas komplementin aktivaattori), IgG (pitkäaikainen suoja, opsonisaatio, kompl. aktiv.), IgA (mukosalinen suoja, erityisesti eritteissä), IgE (allergeenivasteet ja loisia vastaan) ja IgD (B-solujen pinnassa).
- Komplementtijärjestelmä: joukko plasmassa liukenevia proteiineja, jotka aktivoituvat sarjana reaktioita. Komplementin aktivaatioreittejä ovat klassinen, vaihtoehtoinen ja lektiinireitti. Komplementti edistää bakteerien opsonisaatiota, aiheuttaa solukalvojen vaurioita (MAC) ja houkuttelee immuunisoluja.
- Antimikrobiset peptidit ja akuutin vaiheen proteiinit: esim. defensiinit, laktoferriini ja C-reaktiivinen proteiini (CRP) auttavat suoraan mikro-organismien torjunnassa ja aktivoivat muita immuunimekanismeja.
- Luonnolliset vasta-aineet ja pattern recognition -molekyylit: esimerkiksi pentraxiinit ja mannose-binding lectin (MBL) toimivat sillan tavoin synnynnäisen ja humoraalisen vasteen välillä.
Toimintamekanismit
Humoraalinen immuunivaste käyttää useita keinoja patogeenien torjuntaan:
- Neutralisaatio: Vasta-aineet sitoutuvat mikrobin pintarakenteisiin tai toksiineihin estäen niiden kiinnittymisen ja soluvaurion.
- Opsonisaatio: Vasta-aineet ja komplementin fragmentit peittävät mikrobin, jolloin fagosyyttien on helpompi tunnistaa ja niellä sen.
- Komplementin aktivaatio: Klassinen reitti käynnistyy usein vasta-aineen aktivoimana; lopputuloksena voi olla Membrane Attack Complex (MAC), joka poraa mikrobin solukalvon.
- Agglutinaatio ja saostuminen: Vasta-aineet voivat koota partikkeleita yhteen, jolloin ne poistuvat helpommin elimistöstä.
- Immunokompleksien poisto: Komplementti ja vasta-aineet auttavat poistamaan verenkierrossa tai kudoksissa muodostuneita immuunikomplekseja.
Ero soluvälitteiseen immuniteettiin
Humoraalinen immuniteetti eroaa soluvälitteisestä immuniteetista ensisijaisesti kohteen ja mekanismin mukaan. Soluvälitteinen vaste sisältää esimerkiksi antigeenispesifisten sytotoksisten T-lymfosyyttien toiminnan, makrofagien aktivaation ja monenlaiset sytokiinien vapautumiset vastauksena antigeeniin. Humoraalinen vaste puolestaan toimii liukoisten proteiinien kautta ja on erityisen tärkeä soluvapaiden mikro-organismien torjunnassa sekä toksiinien neutraloinnissa. Usein tehokas immuunivaste vaatii sekä humoraalista että soluvälitteistä komponenttia, jotka kommunikoivat keskenään.
Muiste ja kyllästys: adaptiivinen humoraalinen vastaus
Adaptiivisessa humoraalisessa vasteessa muodostuu muistisoluja, erityisesti muistissa säilyviä B- ja plasmasoluja, jotka mahdollistavat nopeamman ja voimakkaamman vasta-ainetuotannon myöhemmissä saman taudinaiheuttajan kohtaamisissa. Rokotukset hyödyntävät tätä periaatetta stimuloimalla muistivasteen syntyä ilman taudin oireita.
Kliininen merkitys
- Vasta-ainetestit ovat keskeinen diagnostiikan työkalu infektioiden ja immunologisten sairauksien tutkimisessa.
- Komplementin puutteet voivat altistaa toistuviin infektioihin ja immuunikompleksitauteihin; liian aktiivinen komplementti voi puolestaan edistää tulehdusta ja kudosvaurioita.
- Vasta-ainereaktiot voivat aiheuttaa yliherkkyysreaktioita (esim. IgE-välitteiset allergiat) tai autoimmuunitauteja, joissa elimistön omat rakenteet merkitään kohteiksi.
- Biologiset lääkkeet, jotka estävät komplementin osia (esim. C5-estäjät), tai vasta-aineisiin perustuvat hoidot ovat käytössä joissain immuunipitoisissa sairauksissa.
Yhteenvetona humoraalinen immuunijärjestelmä on monimutkainen mutta välttämätön puolustusjärjestelmä, joka toimii sekä synnynnäisen että adaptiivisen immuniteetin osana. Sen eri komponentit — vasta-aineet, komplementti ja antimikrobiset peptidit — muodostavat yhdessä verkoston, joka tunnistaa, neutralisoi ja poistaa vieraita uhkia sekä luo pitkäkestoista suojaa.
Miten humoraalinen järjestelmä toimii
Tärkeimmät solut, jotka saavat sen toimimaan, ovat B-solut, jotka luovat ja erittävät vasta-aineita, jotka etsivät hyökkääjät ja kiinnittyvät niihin. Kun tunkeutuja on päällystetty vasta-aineilla, tämä kohdistuu tunkeutujaan, jonka muut immuunijärjestelmän osat tuhoavat. Ennen kuin B-solu voi luoda vasta-aineita, se tarvitsee ensin T-apusoluja, jotka "opettavat" B-solulle saapuvan hyökkääjän yksityiskohdat. Tämä on keskeinen osa adaptiivista immuunijärjestelmää, ja oheisessa viitteessä on yhteenveto prosessista.
Tiettyjen bakteerien torjuntaan räätälöityjen vasta-aineiden tuottaminen on tärkein tekijä, mutta on olemassa myös useita muita alkeellisemman synnynnäisen immuunijärjestelmän humeraalisia puolustuskeinoja.
| Tärkeimmät löydöt humoraalisen immuniteetin tutkimuksessa | ||
| Aine | Toiminta | Discovery |
| Alexin(s) | Seerumin liukoiset komponentit, jotka | Buchner (1890), |
| Antitoksiinit | Seerumin sisältämät aineet, jotka voivat neutraloida | von Behring ja Kitasato (1890) |
| Bakteriolysiinit | Seerumin aineet, jotka yhdessä täydentävien | Richard Pfeiffer (1895) |
| Bakteerien agglutiniinit | Seerumin aineet, jotka agglutinoivat bakteereja ja | von Gruber ja Durham (1896), |
| Hemolysiinit | Seerumin aineet, jotka toimivat yhdessä komplementin kanssa | Belfanti ja Carbone (1898) |
| Opsoniinit | Seerumin aineet, jotka päällystävät | Wright ja Douglas (1903) |
| Muodostuminen (1900), antigeenin ja vasta-aineen sitoutumishypoteesi | Perustaja: P Ehrlich | |
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on humoraalinen immuunijärjestelmä?
V: Humoraalinen immuunijärjestelmä on osa immuunijärjestelmää, joka puolustaa elimistöä tunkeutuvia organismeja ja muuta vierasta materiaalia vastaan.
K: Mitä immuunijärjestelmän humoraalinen osa tekee?
V: Immuunijärjestelmän humoraalista osaa tekevät solujen ulkopuoliset makromolekyylit, jotka voivat olla erittyviä vasta-aineita, komplementtiproteiineja tai tiettyjä antimikrobisia peptidejä. Niiden tehtävänä on hyökätä bakteerien (ja muiden vieraiden aineiden) kimppuun, jotka ovat irrallaan verenkierrossa tai muissa nesteissä.
K: Mitä nämä nesteet, joita lääketieteen vanhoina aikoina kutsuttiin "humoreiksi", olivat?
V: Nesteet, joita lääketieteen vanhoina aikoina kutsuttiin "humoreiksi", ovat verenkiertoa tai muita nesteitä, joissa on bakteereja (ja muita vieraita aineita).
K: Mitkä ovat humoraalisen immuunijärjestelmän osatekijät?
V: Humoraalisen immuunijärjestelmän komponentteja ovat erittyvät vasta-aineet, komplementtiproteiinit tai tietyt antimikrobiset peptidit.
K: Millaisessa immuunijärjestelmässä humoraalinen immuunijärjestelmä on läsnä?
V: Sekä alkeellisemmassa synnynnäisessä immuunijärjestelmässä että myöhemmässä selkärankaisten hankitussa eli adaptiivisessa immuunijärjestelmässä on humoraalisia komponentteja.
K: Mitä eroa on humoraalisen immuunijärjestelmän ja soluvälitteisen immuniteetin välillä?
V: Humoraalinen immuunijärjestelmä puolustaa elimistöä solujen ulkopuolisilla makromolekyyleillä tunkeutuvia organismeja ja muuta vierasta materiaalia vastaan, kun taas soluvälitteiseen immuniteettiin kuuluu fagosyyttien, antigeenispesifisten sytotoksisten T-lymfosyyttien aktivoituminen ja erilaisten sytokiinien vapautuminen vastauksena antigeeniin.
K: Mitä vastaan humoraalinen immuunijärjestelmä hyökkää?
V: Humoraalinen immuunijärjestelmä hyökkää bakteerien (ja muiden vieraiden aineiden) kimppuun, jotka ovat irrallaan verenkierrossa tai muissa nesteissä.
