Imunosni sustav razlikuje vlastito od stranog i odstranjuje potencijalno štetne strane molekule i stanice iz tijela. Također ima sposobnost prepoznavanja i uništavanja abnormalnih stanica koje potječu iz tkiva domaćina. Svaka molekula koja može biti prepoznat od strane imunosnog sustava se smatra antigen (Ag).
Koža, rožnica i sluznica respiratornog, gastrointestinalnog i genitourinarnog trakta formiraju fizičku barijeru koja je prva linija obrane tijela. Neke od ove barijere imaju i aktivnu imunosnu funkciju:
-
Vanjski, keratinizirani epidermis: keratinociti u koži luče antimikrobne peptide (defenzine), te žlijezde lojnice i znojnice luče tvari koje inhibiraju mikroorganizme (npr. mliječnu kiselinu, masne kiseline). Također, mnoge imune stanice (npr. mastociti, intraepitelni limfociti, antigen–predočne Langerhansove stanice) nastanjuju kožu.
-
Sluznice respiratornog, gastrointestinalnog i genitourinarnog trakta: sluz sadrži antimikrobne tvari, kao lizozime, laktoferin i sekretorna IgA protutijela (SIgA).
Prodor kroz anatomsku barijeru može potaknuti 2 tipa imunosnog odgovora:
-
prirođeni (urođeni)
-
stečeni
Mnoge molekularne komponente (npr. komplement, citokini, proteini akutne faze) sudjeluje u urođenom i stečenom imunitetu.
Aktivacija
Imunosni sustav se aktivira kad cirkulirajuća protutijela ili receptori na površini stanice prepoznaju strani antigen. Ti receptori na površini stranice mogu biti
-
Visoko specifični (protutijela eksprimirana na B stanicama i T staničnih receptora eksprimirana na T stanicama)
-
Široko specifični (npr. receptori koji prepoznaju uzroke poput Toll-like, manozni i receptori čistača na dendritičnim i drugim stanicama)
Široko specifični receptori prepoznaju zajedničke molekularne uzorke povezane s mikrobnim patogenima na ligandima, kao što su gram-negativni lipopolisaharidi, gram-pozitivni peptidoglikan, bakterijski flagelin, nemetilirani citozin-gvanozin dinukleotidi (CpG motivi) i virusna dvolančana RNA. Ovi receptori također mogu prepoznati molekule koje su proizvedene od stresnih ili zaraženih ljudskih stanica (takozvane molekularne uzorke povezane s oštečenjem).
Aktivacija se također može dogoditi kada se kompleksi protutijela-antigena i komplement-mikroorganizam vežu na površinskih receptora za regiju kristalizirajućeg fragmenta (Fc) IgG-a (Fc-gama R) i za C3b i iC3b.
Nakon što je antigen, kompleks antigen-protutijela ili kompleks komplement–mikroorganizam prepoznat, biva fagocitiran. Većina mikroorganizama su uništeni nakon što su fagocitozirani, ali drugi inhibiraju unutarstaničnu ubilačku sposobnost fagocita (npr. mikobakterije koje su progutane od strane makrofaga spriječe ubilačku sposobnosti te stanice). U ovakvim slučajevima, citokini podrijetlom iz T–stanica, posebice interferon–gama (IFN–γ), stimuliraju fagocite radi stvaranja litičkih enzima i ostalih mikrobicidnih produkata i na taj način pojačava njihovu sposobnost ubijanja ili izdvajanja mikroorganizama.
Ukoliko izostane brza fagocitoza i potpuna razgradnja antigena (što nije uobičajen događaj), dolazi do aktivacije stečenog imunosnog odgovora. Ovaj odgovor počinje u
-
slezeni za cirkulirajuće antigene
-
regionalnim limfnim čvorovima za tkivne antigene
-
u limfatičnom tkivu sluznica (npr. tonzile, adenoidi, Peyerove ploče) za mukozne antigene.
Primjerice, Langerhansove dendritične stanice u koži fagocitiraju antigena i migriraju do lokalnih limfnih čvorova; ondje se peptidi porijeklom iz antigena izlažu na staničnoj površini unutar molekula glavnog kompleksa tkivne podudarnosti (MHC, prema engl. major histocompatibility complex) klase II koje predočavaju peptid CD4 pomočnićkim T (Th, prema engl. T helper) stanicama. Kada se Th stanice prikopčaju za kompleks MHC-peptida i primaju razne kostimulatorne signale, aktiviraju se i izlaže receptore za citokin IL–2 i izlučuje nekoliko citokina. Svaki podskup Th stanice izlučuje različite kombinacije tvari i na taj način utječu na različite imunosne odgovore.
MHC molekule klasa II uobičajeno predočuju peptide izvedene iz izvanstaničnog (egzogenog) antigena (npr. od mnogih bakterija) CD4 Th stanicama; za razliku od MHC molekula klasa I koje uobičajeno predočuju peptide izvedene iz unutarstaničnih (endogenih) antigena (npr. od virusa) CD8 citotoksičnim T stanicama. Aktivirane citotoksične T stanice zatim ubijaju zaraženu stanicu.
Regulacija
Imunosni odgovor se mora regulirati kako bi spriječio golemu štetu domaćinu (npr. anafilaksiju, difuzno razaranje tkiva). Regulacijske T stanice (od koje većina eksprimiraju transkripcijski faktor Foxp3) pomažu u upravljanju imunosnog odgovora sekrecijom imunosupresivnih citokina, kao što je IL–10 i transformirajući faktor rasta beta (TGF–β, prema engl. transforming growth factor) ili putem mehanizama ovisnih o kontaktu sa stanicama.
Ove regulacijske stanice pomažu u sprječavanju autoimunih odgovora te vjerojatno pomažu rješavanja tekućih odgovora na strani antigen.