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.
Prirođeni (urođeni) imunitet
Prirođeni (urođeni) imunitet ne zahtijeva prethodno izlaganje antigena (tj. imunološko pamćenje) da bi bio djelotvoran. Dakle, može odmah reagirati na napadač. Prirođeni imunitet uglavnom prepoznaje molekule antigena koje su široko distribuirane, a ne specifične jednog organizma ili stanice.
Komponente uključuju
-
Fagocitne stanice
-
Prirođene limfoidne stanice (npr. prirodnoubilačke [urođenoubilačke] [NK, prema engl. natural killer] stanice)
-
Polimorfonuklearni leukociti
Fagocitne stanice (neutrofili u krvi i u tkivima, monociti u krvi, makrofagi u tkivima) gutaju i unište antigene napadača. Napad fagocitnih stanica se može pospješiti kad su antigeni obloženi protutijelima (Ab, prema engl. antibody) koja su proizvedena u sklopu stečenog imuniteta ili kad proteini komplementa opsoniziraju antigene.
Prirodno ubilačke
(urođeno ubilačke) stanice uništavaju stanice zaražene virusom te neke tumorske stanice.
Polimorfonuklearni leukociti
(neutrofili, eozinofili, bazofili) i mononuklearne stanice (monociti, makrofagi, mastociti) oslobađaju medijatora upale.
Stečeni imunitet
Stečeni (prilagodbeni, tj. adaptivni) imunitet zahtijeva prethodno izlaganje antigena te treba vremena da se razvije nakon prvog susreta s novom napadačem. Nakon toga, odgovor je brz. Sustav pamti prošle izloženosti i specifičan je za antigen.
Komponente uključuju
Stečeni imunitet uključuje
B stanice i T stanice rade zajedno kako bi uništile napadače. Antigen–predočne stanice su potrebne za predočenje antigena T stanicama.
Imunosni odgovor
Uspješna imunosna obrana podrazumijeva aktivaciju, regulaciju i isčezavanje (rezoluciju) imunosnog odgovora.
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.
Rezolucija
Imunosni odgovor završava odvajanjem antigena ili njegovim odstranjenjem iz organizma. Bez stimulacije antigenom, obustavlja se sekrecija citokina, te aktivirane citotoksične T stanice bivaju podvrgnuti apoptozi. Apoptoza označava stanicu koju odmah treba fagocitirati što sprječava otpuštanje staničnog sadržaja i razvoj posljedične upale. T i B stanice koje su se diferencirale kao memorijske stanice su pošteđene ove sudbine.
Osnove za gerijatriju
Sa starenjem, imunosni sustav postaje manje učinkovit na sljedeće načine:
-
Imunosni ssustav postaje manje sposoban razlikovati sebe od stranog, čineći autoimune bolesti češće.
-
Makrofagi sporije uništavaju bakterije, stanice raka i druge antigene, što možda pridonosi povećanoj incidenciji raka kod starijih osoba.
-
T stanice sporije reagiraju na antigene.
-
Broj limfocita koji mogu reagirati na nove antigene je smanjen.
-
Tijelo koje se stari proizvodi manje komplementa u odgovoru na bakterijske infekcije.
-
Iako se ukupna koncentracija protutijela (Ab) ne smanjuje značajno, smanjuje se afinitet vezanja protutijela antigenu, što može doprinijeti povećanoj incidenciji upale pluća, gripe, infektivnog endokarditisa i tetanusa te povećanog rizika od smrti zbog ove bolesti kod starijih osoba. Ove promjene mogu i djelomično objasniti zašto su cjepiva manje učinkovita kod starijih osoba.