Luonnollinen immuniteetti | puolustaa isäntää infektioita vastaan
Synnynnäinen immuunijärjestelmä puolustaa isäntää infektioita vastaan. Se sisältää soluja, jotka tunnistavat patogeenit (bakteerit) ja reagoivat niihin välittömästi. Synnynnäisen immuunijärjestelmän vaste ei ole spesifinen: se reagoi samalla tavalla kaikkiin tunnistamiinsa patogeeneihin.
Toisin kuin adaptiivinen immuunijärjestelmä, synnynnäinen immuunijärjestelmä ei anna pitkäkestoista immuniteettia tiettyjä infektioita vastaan.
Synnynnäiset immuunijärjestelmät puolustautuvat nopeasti infektioita vastaan kaikissa kasvi- ja eläinlajeissa. Synnynnäinen järjestelmä on evolutiivisesti vanhempi puolustusstrategia. Se on tärkein immuunijärjestelmä, jota esiintyy kasveissa, sienissä, hyönteisissä ja alkeellisissa monisoluisissa eliöissä. Järjestelmä ei ole sopeutumiskykyinen eikä se muutu yksilön eliniän aikana.
Selkärankaisten synnynnäinen immuunijärjestelmä:
Anatomiset esteet
Synnynnäiseen immuunijärjestelmään kuuluu iho. Ihon uloimpia kerroksia kutsutaan epiteelikerroksiksi. Epiteelisolut muodostavat vahamaisen fyysisen esteen, joka pitää useimmat tartunnanaiheuttajat poissa. Nämä solut ovat synnynnäisen immuunijärjestelmän ensimmäinen puolustuslinja tunkeutuvia organismeja vastaan.
Vanhat ihosolut irtoavat, ja tämä auttaa poistamaan ihoon tarttuneet bakteerit.
Iho jatkuu sisäisesti suoliston ja keuhkojen limakalvona. Suolistossa tai keuhkoissa peristaltiikan tai värekarvojen avulla tapahtuva liike auttaa poistamaan tartunnanaiheuttajia. Myös lima sitoo tartunnanaiheuttajia. Suolistossa suolistofloora voi estää patogeenisten bakteerien leviämistä erittämällä myrkyllisiä aineita tai kilpailemalla patogeenisten bakteerien kanssa ravinteista tai kiinnittymisestä solupinnoille.
Kyynelten ja syljen huuhteleva vaikutus auttaa ehkäisemään silmien ja suun infektioita.
Tulehdus
Tulehdus on yksi immuunijärjestelmän ensimmäisistä reaktioista patogeeneihin tai vieraisiin aineisiin, jotka läpäisevät anatomiset esteet.
Tulehdusta stimuloivat kemialliset tekijät, joita loukkaantuneet solut vapauttavat. Se muodostaa fyysisen esteen infektion leviämistä vastaan ja edistää vaurioituneen kudoksen paranemista patogeenien poistuttua.
Tulehduksen aikana syntyvät kemialliset tekijät houkuttelevat fagosyyttejä, erityisesti neutrofiilejä. Neutrofiilit käynnistävät sitten immuunijärjestelmän muita osia.
Täydentymisjärjestelmä
Komplementtijärjestelmä on immuunijärjestelmän biokemiallinen kaskadi, joka auttaa vasta-aineita poistamaan taudinaiheuttajia tai merkitsemään ne muiden solujen tuhottaviksi.
Kaskadi koostuu monista plasman proteiineista, joita valmistetaan maksassa. Proteiinit toimivat yhdessä:
- käynnistää tulehdussolujen rekrytoinnin.
- merkitsevät taudinaiheuttajia tuhottaviksi pinnoittamalla niiden pinnan.
- häiritsevät tartunnan saaneen solun plasmakalvoa, aiheuttavat tartunnan saaneen solun sytolyysin ja patogeenin kuoleman.
- vapauttaa elimistön neutraloiduista antigeeni-vasta-ainekomplekseista.
Komplementtikaskadin osia löytyy monista muista kuin nisäkäslajeista, kuten kasveista, linnuista, kaloista ja joistakin selkärangattomista lajeista.
Synnynnäisen immuunivasteen solut
Kaikkia valkosoluja (WBC) kutsutaan leukosyyteiksi. Leukosyytit eroavat muista elimistön soluista: ne toimivat kuin itsenäiset yksisoluiset organismit. Ne voivat liikkua vapaasti ja vangita solujätteitä, vieraita hiukkasia tai tunkeutuvia mikro-organismeja. Niitä tuottavat luuytimessä olevat verta muodostavat kantasolut.
Synnynnäisiin leukosyytteihin kuuluvat: Fagosyyttiset solut, mukaan lukien makrofagit, neutrofiilit ja dendriittiset solut. Ne tunnistavat ja eliminoivat infektioita aiheuttavat patogeenit.
Masto-solut
Mastosolut ovat eräänlaisia synnynnäisiä immuunisoluja sidekudoksessa ja limakalvoilla. Ne liittyvät läheisesti patogeenien torjuntaan ja haavojen paranemiseen. Niihin liittyy usein myös allergia ja anafylaksia. Aktivoituessaan syöttösolut vapauttavat nopeasti ympäristöön tyypillisiä, runsaasti histamiinia ja hepariinia sisältäviä rakeita sekä erilaisia hormonaalisia välittäjäaineita ja kemotaktisia sytokiineja. Histamiini laajentaa verisuonia aiheuttaen tulehduksen merkkejä ja rekrytoi neutrofiilejä ja makrofageja.
Fagosyytit
Sana "fagosyytti" tarkoittaa kirjaimellisesti "syövää solua". Ne ovat immuunisoluja, jotka nielevät eli fagosytoivat patogeenejä tai hiukkasia. Nielaistakseen hiukkasen tai taudinaiheuttajan fagosyytti laajentaa plasmakalvonsa osia ja kietoo kalvon hiukkasen ympärille, kunnes se on ympäröity (eli hiukkanen on nyt solun sisällä). Solun sisällä tunkeutuva patogeeni on endosomin sisällä, joka yhdistyy lysosomiin. Lysosomi sisältää entsyymejä ja happoja, jotka tappavat ja sulattavat hiukkasen tai organismin. Fagosyytit partioivat yleensä elimistössä etsien taudinaiheuttajia, mutta ne pystyvät myös reagoimaan ryhmään erittäin erikoistuneita, muiden solujen tuottamia molekyylisignaaleja, joita kutsutaan sytokiineiksi. Immuunijärjestelmän fagosyyttisiin soluihin kuuluvat makrofagit], neutrofiilit ja dendriittisolut.
Isännän omien solujen fagosytoosi on yleistä osana kudosten säännöllistä kehitystä ja ylläpitoa. Kun isäntäsolut kuolevat, fagosyyttiset solut poistavat ne sairastuneesta kohdasta. Poistamalla kuolleita soluja fagosytoosi on tärkeä osa paranemisprosessia.
Makrofagit
Makrofagit ovat suuria fagosytoivia leukosyyttejä. Ne voivat liikkua kapillaarisuonten solukalvon läpi ja mennä solujen väliin metsästämään tunkeutuvia taudinaiheuttajia. Makrofagit ovat tehokkaimpia fagosyyttejä, ja ne voivat fagosytoida huomattavan määrän bakteereja tai muita soluja tai mikrobeja. Bakteerimolekyylien sitoutuminen makrofagin pinnalla oleviin reseptoreihin saa makrofagin nielemään ja tuhoamaan bakteerin. Taudinaiheuttajat myös stimuloivat makrofagia tuottamaan kemokiineja, jotka kutsuvat muita soluja infektiokohtaan.
Neutrofiilit
Neutrofiilejä ja kahta muuta solutyyppiä (eosinofiilit ja basofiilit) kutsutaan granulosyyteiksi (koska niiden sytoplasmassa on granuloita) tai polymorfonukleaarisiksi soluiksi (PMN), koska niiden tumat ovat tyypillisiä.
Neutrofiilirakeet sisältävät erilaisia myrkyllisiä aineita, jotka tappavat tai estävät bakteerien ja sienten kasvua. Neutrofiilien päätuotteet ovat voimakkaita hapettimia. Näitä ovat vetyperoksidi, vapaat happiradikaalit ja hypokloriitti. Neutrofiilit ovat runsain fagosyyttityyppi, 50-60 % kaikista kiertävistä leukosyyteistä. Ne ovat yleensä ensimmäisiä soluja, jotka saapuvat infektiopaikalle. Normaalin terveen aikuisen luuydin tuottaa yli 100 miljardia neutrofiilia päivässä, ja akuutin tulehduksen aikana yli 10 kertaa niin paljon päivässä.
Dendriittiset solut
Dendriittisolut (DC) ovat fagosytoivia soluja, joita on kudoksissa, jotka ovat kosketuksissa ulkoiseen ympäristöön, pääasiassa ihossa (jossa niitä kutsutaan usein Langerhanin soluiksi) ja nenän, keuhkojen, vatsan ja suoliston sisäisissä limakalvoissa. Dendriittiset solut ovat erittäin tärkeitä antigeenin esittelyprosessissa, ja ne toimivat linkkinä synnynnäisen ja adaptiivisen immuunijärjestelmän välillä.
Basofiilit ja eosinofiilit
Basofiilit ja eosinofiilit ovat neutrofiilien sukua (ks. edellä). Kun basofiilit aktivoituvat taudinaiheuttajan kohdatessa, ne vapauttavat histamiinia, mikä on tärkeää puolustautumisessa loisia vastaan, ja niillä on merkitystä allergisissa reaktioissa (kuten astmassa). Aktivoituessaan eosinofiilit erittävät erilaisia erittäin myrkyllisiä proteiineja ja vapaita radikaaleja, jotka tappavat bakteereja ja loisia. Samat kemikaalit aiheuttavat kudosvaurioita myös allergisissa reaktioissa. Siksi eosinofiilien aktivoitumista ja toksiinien vapautumista säädellään tiukasti, jotta estetään epätarkoituksenmukainen kudostuho.
Luonnolliset tappajasolut
Luonnolliset tappajasolut eli NK-solut ovat osa synnynnäistä immuunijärjestelmää, joka ei hyökkää suoraan tunkeutuvien mikrobien kimppuun. Sen sijaan NK-solut tuhoavat vahingoittuneita isäntäsoluja, kuten kasvainsoluja tai virustartunnan saaneita soluja. Ne tunnistavat tällaiset solut "puuttuvasta itsestä". Tämä termi kuvaa soluja, joissa on vähän MHC I -nimistä (major histocompatibility complex) solupinnan merkkiainetta. Tätä voi esiintyä isäntäsolujen virusinfektioissa. Ne on nimetty "luonnollisiksi tappajiksi", koska ne eivät vaadi aktivointia tappaakseen soluja, joilla on "puuttuva itseys".
Eosinofiili
Neutrofiili
Makrofagi
Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva normaalista ihmisverestä. Kuvassa näkyy punasoluja, useita nuppumaisia valkosoluja, kuten lymfosyyttejä, monosyytti, neutrofiili ja monia pieniä levynmuotoisia verihiutaleita.
Selkärangattomien immuunijärjestelmä
Antimikrobiset peptidit
Antimikrobiset peptidit eli isännän puolustuspeptidit ovat osa synnynnäistä immuunivastetta. Niitä esiintyy kaikissa eliölajeissa. Nämä peptidit ovat voimakkaita, laajakirjoisia antibiootteja. Ne tappavat sekä gramnegatiivisia että grampositiivisia bakteereja, mykobakteereja (mukaan lukien Mycobacterium tuberculosis), kuorellisia viruksia, sieniä ja jopa muuntuneita tai syöpäsoluja.
Merikaloissa on runsaasti antimikrobisia yhdisteitä. Elävillä kaloilla tehdyt testit osoittivat, että elintarvike- ja rehuaineissa käytetyt kalapeptidit toimivat hyvin.
Antimikrobisten peptidien erilaiset rakenteet
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on synnynnäinen immuunijärjestelmä?
V: Synnynnäinen immuunijärjestelmä on puolustusmekanismi, joka puolustaa isäntää infektioita vastaan. Siihen kuuluu soluja, jotka tunnistavat taudinaiheuttajat (bakteerit) ja reagoivat niihin heti, olematta spesifisiä millekään tietylle taudinaiheuttajalle.
Kysymys: Antaako synnynnäinen immuunijärjestelmä pitkäkestoisen immuniteetin tiettyjä infektioita vastaan?
V: Ei, toisin kuin adaptiivinen immuunijärjestelmä, synnynnäinen immuunijärjestelmä ei anna pitkäkestoista immuniteettia tiettyjä infektioita vastaan.
K: Mistä löydämme synnynnäisen immuunijärjestelmän?
V: Synnynnäinen immuunijärjestelmä löytyy kaikesta kasvi- ja eläinkunnasta sekä alkeellisista monisoluisista organismeista. Sitä esiintyy myös kasveissa, sienissä, hyönteisissä ja selkärankaisissa.
K: Onko synnynnäinen immuunijärjestelmä sopeutumiskykyinen?
V: Ei, se ei ole mukautuva eikä muutu yksilön eliniän aikana.
K: Miten synnynnäinen immuunijärjestelmä puolustaa infektioita vastaan?
V: Synnynnäinen immuunijärjestelmä reagoi nopeasti tunnistamiinsa taudinaiheuttajiin puolustautumalla niitä vastaan nopeasti.
K: Kuinka vanha tämä puolustusstrategia on verrattuna muihin strategioihin?
V: Tämä puolustusstrategia on evolutiivisesti vanhempi kuin muut infektioita vastaan puolustautumiseen käytetyt strategiat.
K: Minkälainen organismi luottaa enimmäkseen synnynnäiseen immuniteettiinsä suojautuessaan infektioita vastaan?
V: Alkukantaiset monisoluiset organismit luottavat infektiolta suojautumisessa enimmäkseen synnynnäiseen immuniteettiinsa.
