Έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα

Ανατομικοί φραγμοί

Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα περιλαμβάνει το δέρμα. Τα εξωτερικά στρώματα του δέρματος ονομάζονται "επιθηλιακά". Τα επιθηλιακά κύτταρα σχηματίζουν έναν κηρώδη φυσικό φραγμό που κρατάει έξω τους περισσότερους μολυσματικούς παράγοντες. Τα κύτταρα αυτά αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος έναντι των εισβολέων οργανισμών.

Τα παλιά κύτταρα του δέρματος πέφτουν και αυτό βοηθά στην απομάκρυνση των βακτηρίων που έχουν κολλήσει στο δέρμα.

Το δέρμα συνεχίζει εσωτερικά ως επένδυση του εντέρου και των πνευμόνων. Στο έντερο ή στους πνεύμονες, η κίνηση μέσω περισταλτισμού ή βλεφαρίδων βοηθά στην απομάκρυνση των μολυσματικών παραγόντων. Επίσης, η βλέννα παγιδεύει τους μολυσματικούς παράγοντες. Στο έντερο, η χλωρίδα του εντέρου μπορεί να αποτρέψει τα παθογόνα βακτήρια εκκρίνοντας τοξικές ουσίες ή ανταγωνιζόμενη τα παθογόνα βακτήρια για θρεπτικά συστατικά ή για προσκόλληση στις κυτταρικές επιφάνειες.

Η δράση έκπλυσης των δακρύων και του σάλιου συμβάλλει στην πρόληψη της μόλυνσης των ματιών και του στόματος.

Φλεγμονή

Η φλεγμονή είναι μία από τις πρώτες αντιδράσεις του ανοσοποιητικού συστήματος σε παθογόνους μικροοργανισμούς ή ξένες ουσίες που περνούν τους ανατομικούς φραγμούς.

Η φλεγμονή διεγείρεται από χημικούς παράγοντες που απελευθερώνονται από τραυματισμένα κύτταρα. Δημιουργεί έναν φυσικό φραγμό κατά της εξάπλωσης της λοίμωξης και προωθεί την επούλωση των κατεστραμμένων ιστών μετά την απομάκρυνση των παθογόνων μικροοργανισμών.

Οι χημικοί παράγοντες που παράγονται κατά τη διάρκεια της φλεγμονής προσελκύουν τα φαγοκύτταρα, ιδίως τα ουδετερόφιλα. Τα ουδετερόφιλα ενεργοποιούν στη συνέχεια άλλα μέρη του ανοσοποιητικού συστήματος.

Σύστημα συμπλήρωσης

Το σύστημα συμπληρώματος είναι ένας βιοχημικός καταρράκτης του ανοσοποιητικού συστήματος που βοηθά τα αντισώματα να απομακρύνουν παθογόνα ή να τα επισημάνουν για καταστροφή από άλλα κύτταρα.

Ο καταρράκτης αποτελείται από πολλές πρωτεΐνες του πλάσματος, οι οποίες παρασκευάζονται στο ήπαρ. Οι πρωτεΐνες συνεργάζονται μεταξύ τους για να:

• προκαλούν τη στρατολόγηση φλεγμονωδών κυττάρων.
• επισημαίνουν παθογόνους μικροοργανισμούς προς καταστροφή με την επικάλυψη της επιφάνειάς τους.
• διαταράσσουν την πλασματική μεμβράνη ενός μολυσμένου κυττάρου, προκαλώντας κυτταρόλυση του μολυσμένου κυττάρου και θάνατο του παθογόνου.
• να απαλλάξει τον οργανισμό από τα εξουδετερωμένα σύμπλοκα αντιγόνου-αντισώματος.

Στοιχεία του καταρράκτη του συμπληρώματος μπορούν να βρεθούν σε πολλά είδη μη θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των φυτών, των πτηνών, των ψαριών και ορισμένων ειδών ασπόνδυλων.

Κύτταρα της έμφυτης ανοσολογικής απόκρισης

Όλα τα λευκά αιμοσφαίρια (WBC) είναι γνωστά ως λευκοκύτταρα. Τα λευκοκύτταρα διαφέρουν από τα άλλα κύτταρα του σώματος: λειτουργούν σαν ανεξάρτητοι, μονοκύτταροι οργανισμοί. Μπορούν να κινούνται ελεύθερα και να συλλαμβάνουν κυτταρικά υπολείμματα, ξένα σωματίδια ή εισβολείς μικροοργανισμούς. Παράγονται από βλαστικά κύτταρα που σχηματίζουν αίμα στο μυελό των οστών.

Τα έμφυτα λευκοκύτταρα περιλαμβάνουν: και τα φαγοκυτταρικά κύτταρα που περιλαμβάνουν τα μακροφάγα, τα ουδετερόφιλα και τα δενδριτικά κύτταρα. Εντοπίζουν και εξαλείφουν τους παθογόνους μικροοργανισμούς που προκαλούν λοίμωξη.

Μαστοφόρα κύτταρα

Τα μαστοκύτταρα είναι ένας τύπος κυττάρων του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος στον συνδετικό ιστό και στους βλεννογόνους. Συνδέονται στενά με την άμυνα κατά των παθογόνων μικροοργανισμών και την επούλωση των πληγών. Συχνά συνδέονται επίσης με την αλλεργία και την αναφυλαξία. Όταν ενεργοποιούνται, τα μαστοκύτταρα απελευθερώνουν ταχέως χαρακτηριστικά κοκκία, πλούσια σε ισταμίνη και ηπαρίνη, μαζί με διάφορους ορμονικούς μεσολαβητές και χημειοτακτικές κυτταροκίνες στο περιβάλλον. Η ισταμίνη διαστέλλει τα αιμοφόρα αγγεία, προκαλώντας τα σημάδια της φλεγμονής, και επιστρατεύει ουδετερόφιλα και μακροφάγα.

Φαγοκύτταρα

Η λέξη "φαγοκύτταρο" σημαίνει κυριολεκτικά "κύτταρο που τρώει". Πρόκειται για κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που καταπίνουν, δηλαδή φαγοκυτταρώνουν, παθογόνους μικροοργανισμούς ή σωματίδια. Για να καταβροχθίσει ένα σωματίδιο ή παθογόνο, ένα φαγοκύτταρο επεκτείνει τμήματα της πλασματικής του μεμβράνης, τυλίγοντας τη μεμβράνη γύρω από το σωματίδιο μέχρι να το περιβάλει (δηλαδή το σωματίδιο βρίσκεται πλέον μέσα στο κύτταρο). Μόλις εισέλθει στο εσωτερικό του κυττάρου, το παθογόνο που εισβάλλει περιέχεται σε ένα ενδοσωμάτιο το οποίο συγχωνεύεται με ένα λυσοσωμάτιο. Το λυσοσωμάτιο περιέχει ένζυμα και οξέα που σκοτώνουν και αφομοιώνουν το σωματίδιο ή τον οργανισμό. Τα φαγοκύτταρα γενικά περιπολούν στο σώμα αναζητώντας παθογόνους μικροοργανισμούς, αλλά είναι επίσης σε θέση να αντιδρούν σε μια ομάδα εξαιρετικά εξειδικευμένων μοριακών σημάτων που παράγονται από άλλα κύτταρα, οι οποίες ονομάζονται κυτταροκίνες. Τα φαγοκυτταρικά κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος περιλαμβάνουν τα μακροφάγα], τα ουδετερόφιλα και τα δενδριτικά κύτταρα.

Η φαγοκυττάρωση των ίδιων των κυττάρων του ξενιστή είναι συνηθισμένη ως μέρος της τακτικής ανάπτυξης και συντήρησης των ιστών. Όταν τα κύτταρα του ξενιστή πεθαίνουν, τα φαγοκυτταρικά κύτταρα τα απομακρύνουν από την προσβεβλημένη περιοχή. Με την απομάκρυνση των νεκρών κυττάρων, η φαγοκυττάρωση αποτελεί σημαντικό μέρος της διαδικασίας επούλωσης.

Μακροφάγα

Τα μακροφάγα είναι μεγάλα φαγοκυτταρικά λευκοκύτταρα. Μπορούν να κινηθούν διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης των τριχοειδών αγγείων και να περάσουν ανάμεσα στα κύτταρα για να κυνηγήσουν παθογόνους εισβολείς. Τα μακροφάγα είναι τα πιο αποτελεσματικά φαγοκύτταρα και μπορούν να φαγοκυτταρώσουν σημαντικό αριθμό βακτηρίων ή άλλων κυττάρων ή μικροβίων. Η πρόσδεση βακτηριακών μορίων σε υποδοχείς στην επιφάνεια ενός μακροφάγου το ενεργοποιεί να καταβροχθίσει και να καταστρέψει τα βακτήρια. Τα παθογόνα διεγείρουν επίσης το μακροφάγο να παράγει χημειοκίνες, οι οποίες καλούν άλλα κύτταρα στο σημείο της λοίμωξης.

Ουδετερόφιλα

Τα ουδετερόφιλα και δύο άλλοι τύποι κυττάρων (ηωσινόφιλα και βασεόφιλα), είναι γνωστά ως κοκκιοκύτταρα (επειδή έχουν κοκκία στο κυτταρόπλασμά τους) ή πολυμορφοπύρηνα κύτταρα (PMN) λόγω των χαρακτηριστικών λοβωτών πυρήνων τους.

Τα κοκκία των ουδετερόφιλων περιέχουν μια ποικιλία τοξικών ουσιών που σκοτώνουν ή αναστέλλουν την ανάπτυξη βακτηρίων και μυκήτων. Τα κύρια προϊόντα του ουδετερόφιλου είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες. Σε αυτά περιλαμβάνονται το υπεροξείδιο του υδρογόνου, οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και το υποχλωριώδες. Τα ουδετερόφιλα είναι ο πιο άφθονος τύπος φαγοκυττάρων, με ποσοστό 50 έως 60% του συνόλου των κυκλοφορούντων λευκοκυττάρων. Είναι συνήθως τα πρώτα κύτταρα που φτάνουν στο σημείο μιας λοίμωξης. Ο μυελός των οστών ενός φυσιολογικού υγιούς ενήλικα παράγει περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια ουδετερόφιλα την ημέρα, και πάνω από 10 φορές περισσότερα την ημέρα κατά τη διάρκεια οξείας φλεγμονής.

Δενδριτικά κύτταρα

Τα δενδριτικά κύτταρα (DC) είναι φαγοκυτταρικά κύτταρα που υπάρχουν στους ιστούς που έρχονται σε επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, κυρίως στο δέρμα (όπου συχνά ονομάζονται κύτταρα Langerhans) και στον εσωτερικό βλεννογόνο της μύτης, των πνευμόνων, του στομάχου και του εντέρου. Τα δενδριτικά κύτταρα είναι πολύ σημαντικά στη διαδικασία της παρουσίασης αντιγόνων και χρησιμεύουν ως συνδετικός κρίκος μεταξύ του έμφυτου και του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος.

Βασόφιλα και ηωσινόφιλα

Τα βασεόφιλα και τα ηωσινόφιλα είναι κύτταρα που σχετίζονται με τα ουδετερόφιλα (βλ. παραπάνω). Όταν ενεργοποιούνται από μια συνάντηση με παθογόνο, τα βασεόφιλα που απελευθερώνουν ισταμίνη είναι σημαντικά για την άμυνα κατά των παρασίτων και παίζουν ρόλο στις αλλεργικές αντιδράσεις (όπως το άσθμα). Όταν ενεργοποιούνται, τα ηωσινόφιλα εκκρίνουν μια σειρά από εξαιρετικά τοξικές πρωτεΐνες και ελεύθερες ρίζες που σκοτώνουν βακτήρια και παράσιτα. Οι ίδιες χημικές ουσίες προκαλούν επίσης βλάβες στους ιστούς κατά τη διάρκεια αλλεργικών αντιδράσεων. Η ενεργοποίηση και η απελευθέρωση τοξινών από τα ηωσινόφιλα ρυθμίζεται επομένως αυστηρά για να αποφευχθεί οποιαδήποτε ακατάλληλη καταστροφή ιστών.

Κύτταρα φυσικών δολοφόνων

Τα κύτταρα φυσικών δολοφόνων, ή κύτταρα NK, αποτελούν μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, το οποίο δεν επιτίθεται άμεσα στα εισβάλλοντα μικρόβια. Αντ' αυτού, τα κύτταρα NK καταστρέφουν τα κύτταρα του ξενιστή που έχουν υποστεί βλάβη, όπως τα καρκινικά κύτταρα ή τα μολυσμένα από ιούς κύτταρα. Αναγνωρίζουν τέτοια κύτταρα από μια κατάσταση γνωστή ως "ελλείπον εαυτός". Ο όρος αυτός περιγράφει κύτταρα με χαμηλά επίπεδα ενός δείκτη κυτταρικής επιφάνειας που ονομάζεται MHC I (μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας). Αυτό μπορεί να συμβεί σε ιογενείς λοιμώξεις κυττάρων ξενιστών. Ονομάστηκαν "φυσικοί φονιάδες" επειδή δεν απαιτούν ενεργοποίηση προκειμένου να σκοτώσουν κύτταρα που "λείπει ο εαυτός τους".

Εικόνα από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης φυσιολογικού ανθρώπινου αίματος που κυκλοφορεί. Μπορεί κανείς να δει ερυθρά αιμοσφαίρια, πολλά λευκά αιμοσφαίρια, συμπεριλαμβανομένων των λεμφοκυττάρων, ένα μονοκύτταρο, ένα ουδετερόφιλο και πολλά μικρά αιμοπετάλια σε σχήμα δίσκου.


Ένα μακροφάγο


Ένα ουδετερόφιλο


Ένα ηωσινόφιλο

Ανοσοποιητικά συστήματα ασπόνδυλων

Αντιμικροβιακά πεπτίδια

Τα αντιμικροβιακά πεπτίδια ή πεπτίδια άμυνας του ξενιστή αποτελούν μέρος της έμφυτης ανοσολογικής απόκρισης. Βρίσκονται σε όλες τις κατηγορίες ζωής. Τα πεπτίδια αυτά είναι ισχυρά, ευρέως φάσματος αντιβιοτικά. Σκοτώνουν τόσο αρνητικά όσο και θετικά κατά Gram βακτήρια, μυκοβακτηρίδια (συμπεριλαμβανομένου του Mycobacterium tuberculosis), περιβαλλόμενους ιούς, μύκητες και ακόμη και μετασχηματισμένα ή καρκινικά κύτταρα.

Οι θαλάσσιες πηγές ψαριών έχουν υψηλά επίπεδα αντιμικροβιακών ενώσεων. Οι δοκιμές με ζωντανά ψάρια έδειξαν ότι τα πεπτίδια ψαριών που χρησιμοποιούνται σε συστατικά τροφίμων/τροφών λειτουργούν καλά.

Διάφορες δομές αντιμικροβιακών πεπτιδίων