42.2 Sérhæft ónæmissvar

Markmið náms

Að þessum hluta loknum muntu geta gert eftirfarandi:

• Útskýrt sérhæft ónæmi
• Borið saman og greint á milli sérhæfðs og ósérhæfðs ónæmis
• Lýst frumubundnu ónæmissvari og vessabundnu ónæmissvari
• Lýst ónæmisþoli

Sérhæfða ónæmissvarið tekur daga eða jafnvel vikur að komast á laggirnar – mun lengri tíma en ósérhæfða svarið; hins vegar er sérhæft ónæmi sértækara gagnvart sýklum og býr yfir minni. Sérhæft ónæmi myndast eftir að líkaminn kemst í snertingu við mótefnavaka, annaðhvort frá sýkli eða bólusetningu. Þessi hluti ónæmiskerfisins virkjast þegar ósérhæfða ónæmissvarið nægir ekki til að halda sýkingu í skefjum. Í raun gæti sérhæfða svarið ekki farið í gang án upplýsinga frá ósérhæfða ónæmiskerfinu. Til eru tvær tegundir af sérhæfðu svari: frumubundið ónæmissvar, sem er framkvæmt af T-frumum, og vessabundið ónæmissvar, sem er stjórnað af virkjuðum B-frumum og mótefnum. Virkjaðar T-frumur og B-frumur sem eru sértækar fyrir sameindabyggingar á sýklinum fjölga sér og ráðast á innrásarsýkilinn. Árás þeirra getur drepið sýkla beint eða seytt mótefnum sem auka agnaát á sýklum og trufla sýkinguna. Sérhæft ónæmi felur einnig í sér minni til að veita hýslinum langtímavernd gegn endursýkingu af sömu tegund sýkils; við endurkomu sýkilsins mun þetta minni stuðla að skilvirku og hröðu svari.

Mótefnavakakynnandi frumur

Ólíkt NK-frumum ósérhæfða ónæmiskerfisins, eru B-frumur, eða B-eitilfrumur, tegund hvítfrumna sem gefa af sér mótefni, en T-frumur, eða T-eitilfrumur, eru tegund hvítfrumna sem gegna mikilvægu hlutverki í ónæmissvarinu. T-frumur eru lykilþáttur í frumubundna svarinu – hinu sértæka ónæmissvari sem nýtir T-frumur til að gera frumur óvirkar sem hafa sýkst af veirum og ákveðnum bakteríum. Það eru þrjár gerðir af T-frumum: dráps-T-frumur, hjálpar-T-frumur og bæli-T-frumur. Dráps-T-frumur eyða veirusýktum frumum í frumubundna ónæmissvarinu og hjálpar-T-frumur eiga þátt í að virkja bæði mótefna- og frumubundna ónæmissvarið. Bæli-T-frumur afvirkja T-frumur og B-frumur þegar þörf krefur og koma þannig í veg fyrir að ónæmissvarið verði of öflugt.

Mótefnavaki er framandi stórsameind sem frumur ónæmiskerfisins bregðast við. Ekki kalla allir mótefnavakar fram svar. Til dæmis mynda einstaklingar óteljandi eigin mótefnavaka og verða stöðugt fyrir skaðlausum framandi mótefnavökum, svo sem matarpróteinum, frjókornum eða rykögnum. Bæling ónæmissvara gegn skaðlausum stórsameindum er mjög stýrð og kemur venjulega í veg fyrir ferla sem gætu verið skaðlegir fyrir hýsilinn, sem kallast ónæmisþol.

Ósérhæfða ónæmiskerfið inniheldur frumur sem greina hugsanlega skaðlega mótefnavaka og upplýsa síðan sérhæfða ónæmissvarið um tilvist þessara mótefnavaka. Mótefnavakakynnandi fruma (APC) er ónæmisfruma sem greinir, gleypir og miðlar upplýsingum um sýkingu til sérhæfða ónæmissvarsins. Þegar sýkill greinist munu þessar APC gleypa sýkilinn með átfrumun og melta hann til að mynda mörg mismunandi brot af mótefnavakanum. Brotum mótefnavakans er síðan flutt á yfirborð APC, þar sem þau þjóna sem vísbending fyrir aðrar ónæmisfrumur. Angafrumur eru ónæmisfrumur sem vinna úr efni mótefnavaka; þær eru til staðar í húðinni (Langerhans-frumur) og í slímhúð nefs, lungna, maga og þarma. Stundum sýnir angafruma sig á yfirborði annarra frumna til að framkalla ónæmissvar og virkar þannig sem mótefnavakakynnandi fruma. Stórætur virka einnig sem APC. Fyrir virkjun og sérhæfingu geta B-frumur einnig virkað sem APC.

Eftir átfrumun hjá APC, rennur átbólan saman við leysikorn innan frumunnar og myndar átleysikorn. Inni í átleysikorninu eru efnin brotin niður í búta; bútunum er síðan hlaðið á MHC I eða MHC II-sameindir og flutt á yfirborð frumunnar til sýningar mótefnavaka, eins og sýnt er á mynd 42.8. Athugið að T-eitilfrumur geta ekki svarað mótefnavakanum almennilega nema hann sé unninn og felldur inn í MHC II-sameind. APC tjá MHC á yfirborði sínu og þegar þær sameinast framandi mótefnavaka gefa þessar samstæður merki um framandi innrásaraðila. Þegar brot af mótefnavaka er fellt inn í MHC II-sameindina getur ónæmisfruman svarað. Hjálpar-T-frumur eru einar af helstu eitilfrumunum sem svara sýnifrumum. Munið að allar aðrar kjarnafrumur líkamans tjáðu MHC I-sameindir, sem gefa til kynna „heilbrigð“ eða „eðlileg“.

Tengill á námsefni

Þessi hreyfimynd frá Rockefeller háskóla sýnir hvernig angafrumur virka sem varðstöðvar í ónæmiskerfi líkamans.

T- og B-eitilfrumur

Eitilfrumur í blóðrás manna eru um það bil 80-90% T-frumur, sýndar á mynd 42.9, og 10-20% B-frumur. Munið að T-frumur taka þátt í frumubundna ónæmissvarinu, en B-frumur eru hluti af vessabundna ónæmissvarinu.

T-frumur ná yfir misleitan hóp frumna með afar fjölbreytta virkni. Sumar T-frumur svara APC ósérhæfða ónæmiskerfisins og framkalla óbeint ónæmissvörun með því að losa frumuboðar. Aðrar T-frumur örva B-frumur til að undirbúa sitt eigið svar. Annar hópur T-frumna greinir APC-boð og drepur sýktu frumurnar beint. Aðrar T-frumur taka þátt í að bæla óviðeigandi ónæmisviðbrögð við skaðlausum eða eigin mótefnavökum.

T- og B-frumur sýna sameiginlegt þema sem felst í því að þekkja/bindast sértækum mótefnavökum í gegnum samsvarandi viðtaka, fylgt eftir með virkjun og sjálfsmögnun og þroskun til að bindast sérstaklega við tiltekinn mótefnavaka sýkilsins. T- og B-eitilfrumur eru einnig líkar að því leyti að hver fruma tjáir aðeins eina tegund mótefnavakaviðtaka. Hver einstaklingur getur búið yfir stofni T- og B-frumna sem saman tjá nánast ótakmarkað úrval mótefnavakaviðtaka sem eru færir um að þekkja nánast hvaða sýkil sem er. T- og B-frumur virkjast þegar þær þekkja litla hluta mótefnavaka, kallaða ónæmisvaka, sem sýndir eru af APC, eins og sýnt er á mynd 42.10. Athugið að greining á sér stað við tiltekinn ónæmisvaka frekar en á öllum mótefnavakanum; af þessari ástæðu eru ónæmisvakar þekktir sem „mótefnavakaákvarðar“. Án upplýsinga frá APC haldast T- og B-frumur óvirkar, eða óreyndar, og geta ekki undirbúið ónæmissvar. Þörfin fyrir upplýsingar frá APC ósérhæfða ónæmisins til að koma af stað virkjun B-frumna eða T-frumna sýnir hversu nauðsynlegt ósérhæfða ónæmissvarið er fyrir virkni alls ónæmiskerfisins.

Óreyndar T-frumur geta tjáð aðra af tveimur mismunandi sameindum, CD4 eða CD8, á yfirborði sínu, eins og sýnt er á mynd 42.11, og eru í samræmi við það flokkaðar sem CD4⁺ eða CD8⁺-frumur. Þessar sameindir eru mikilvægar vegna þess að þær stjórna því hvernig T-fruma hefur samskipti við og bregst við APC. Óreyndar CD4⁺-frumur bindast APC í gegnum mótefnavaka í MHC II-sameindum og eru örvaðar til að verða hjálpar-T (T_H) eitilfrumur, frumur sem halda áfram að örva B-frumur (eða dráps-T-frumur) beint eða seyta frumuboðum til að upplýsa fleiri og ýmsar markfrumur um sýkingarógnina. Aftur á móti tengjast CD8⁺-frumur mótefnavaka-innfelldum MHC I-sameindum á APC og eru örvaðar til að verða dráps-T-eitilfrumur (CTL), sem drepa sýktar frumur beint með stýrðum frumudauða og gefa frá sér frumuboðum til að magna upp ónæmissvarið. Þessir tveir stofnar T-frumna hafa mismunandi aðferðir við ónæmisvernd, en báðir bindast MHC-sameindum í gegnum mótefnavakaviðtaka sína sem kallast T-frumuviðtakar (TCR). Yfirborðssameindirnar CD4 eða CD8 greina á milli þess hvort TCR tengist MHC II eða MHC I-sameind. Vegna þess að þær aðstoða við sérhæfni bindingar, eru CD4 og CD8 sameindirnar kallaðar hjálparviðtakar.

Myndræn tenging

Hver eftirfarandi fullyrðinga um T-frumur er röng?

1. Hjálpar-T-frumur losa frumuboða á meðan dráps-T-frumur drepa sýktu frumuna.
2. Hjálpar-T-frumur eru CD4⁺, en dráps-T-frumur eru CD8⁺.
3. MHC II er viðtaki sem finnst á flestum líkamsfrumum, en MHC I er viðtaki sem finnst eingöngu á ónæmisfrumum.
4. T-frumuviðtakinn finnst bæði á CD4⁺ og CD8⁺ T-frumum.

Fullyrðing C er röng.

Hugleiðið þá óteljandi mögulegu mótefnavaka sem einstaklingur verður verður fyrir á lífsleiðinni. Sérhæft ónæmiskerfi spendýra er fært um að bregðast við hverjum mótefnavaka á viðeigandi hátt. Spendýr hafa gífurlegan fjölbreytileika af T-frumustofnum, sem stafar af fjölbreytileika TCR. Hver TCR samanstendur af tveimur fjölpeptíðkeðjum sem ná yfir T-frumuhimnuna, eins og sýnt er á mynd 42.12; keðjurnar eru tengdar með dísúlfíðbrú. Hver fjölpeptíðkeðja er samsett úr föstu hvel og breytilegu hvel: hvel, í þessum skilningi, er tiltekið svæði próteins sem getur verið stjórnandi eða byggingarlegt. Innanfrumuhvelð tekur þátt í innanfrumuboðskiptum. Ein T-fruma tjáir þúsundir eins eintaka af einu tilteknu TCR-afbrigði á yfirborði sínu. Sérhæfni sérhæfða ónæmiskerfisins verður til vegna þess að það myndar milljónir mismunandi T-frumustofna, sem hver um sig tjáir TCR sem er frábrugðinn í breytilega hvelnu. Þessi TCR-fjölbreytileiki næst með stökkbreytingum og endurröðun gena sem kóða fyrir þessa viðtaka í stofnfrumuforverum T-frumna. Bindingin á milli MHC-sameindar sem sýnir mótefnavaka og samsvarandi TCR-pörunar gefur til kynna að sérhæfða ónæmiskerfið þurfi að virkja og framleiða þá tilteknu T-frumu vegna þess að bygging hennar hentar til að þekkja og eyða innrásarsýklinum.

Hjálpar-T-eitilfrumur

T_H-eitilfrumur virka óbeint við að bera kennsl á hugsanlega sýkla fyrir aðrar frumur ónæmiskerfisins. Þessar frumur eru mikilvægar fyrir utanfrumusýkingar, eins og þær sem orsakast af ákveðnum bakteríum, sníkjuormum og frumdýrum. T_H-eitilfrumur þekkja sértæka mótefnavaka sem eru sýndir í MHC II-sameindum flókum APC. Það eru tveir megin stofnar T_H-frumna: T_H1 og T_H2. T_H1 frumur seyta frumuboðum til að auka virkni stóræta og annarra T-frumna. T_H1 frumur virkja starfsemi dráps-T-frumna, sem og stóræta. T_H2 frumur örva óreyndar B-frumur til að eyða framandi innrásaraðilum með seytingu mótefna. Hvort T_H1 eða T_H2 ónæmissvar þróast fer eftir tilteknum tegundum frumuboðaa sem frumur ósérhæfða ónæmiskerfisins seyta, sem aftur fer eftir eðli innrásarsýkilsins.

T_H1-miðlað svar felur í sér stórætur og tengist bólgu. Rifjið upp fremstu varnir stóræta sem taka þátt í ósérhæfða ónæmissvarinu. Sumar innanfrumubakteríur, eins og Mycobacterium tuberculosis, hafa þróast til að fjölga sér í stórætum eftir að þær hafa verið innbyrtar. Þessir sýklar komast hjá tilraunum stóræta til að eyða og melta sýkilinn. Þegar sýking af völdum M. tuberculosis á sér stað, geta stórætur örvað óreyndar T-frumur til að verða T_H1 frumur. Þessar örvuðu T-frumur seyta sértækum frumuboðum sem senda endurgjöf til stórætunnar til að örva meltingarhæfileika hennar og gera henni kleift að eyða M. tuberculosis sem hefur tekið sér bólfestu. Á sama hátt verða T_H1-virkjaðar stórætur einnig betur í stakk búnar til að innbyrða og drepa æxlisfrumur. Í stuttu máli; T_H1 svörun beinist að innrásaraðilum innan frumna á meðan T_H2 svörun beinist að þeim sem eru utan frumna.

B-eitilfrumur

Þegar þær eru örvaðar af T_H2 ferlinu, sérhæfast óreyndar B-frumur í mótefnaseytandi plasmafrumur. Plasmafruma er ónæmisfruma sem seytir mótefnum; þessar frumur verða til úr B-frumum sem voru örvaðar af mótefnavökum. Líkt og T-frumur, eru óreyndar B-frumur í upphafi þaktar þúsundum B-frumuviðtaka (BCR), sem eru himnubundin form af Ig (immúnóglóbúlín, eða mótefni). B-frumuviðtakinn hefur tvær þungar keðjur og tvær léttar keðjur tengdar með dísúlfíðtengjum. Hver keðja hefur fast svæði og breytilegt svæði; hið síðarnefnda tekur þátt í bindingu mótefnavaka. Tvö önnur himnuprótein, Ig-alfa og Ig-beta, taka þátt í boðmiðlun. Viðtakar hverrar tiltekinnar B-frumu, eins og sýnt er á mynd 42.13 eru allir eins, en hundruð milljóna mismunandi B-frumna í einstaklingi hafa sérstök kennihvel sem stuðla að gífurlegum fjölbreytileika í þeim tegundum sameindabygginga sem þær geta bundist. Í þessu ástandi virka B-frumur sem APC. Þær binda og innbyrða framandi mótefnavaka í gegnum BCR sína og sýna síðan unna mótefnavaka í samhengi við MHC II-sameindir fyrir T_H2 frumum. Þegar T_H2 fruma greinir að B-fruma er bundin viðeigandi mótefnavaka, seytir hún sértækum frumuboðum sem fá B-frumuna til að fjölga sér hratt, sem býr til þúsundir eins (klónaðra) eintaka af henni, og síðan myndar hún og seytir mótefnum með sama mótefnavakagreiningarmynstri og BCR. Virkjun B-frumna sem svara til eins ákveðins BCR-afbrigðis og hin gífurlega fjölgun þess afbrigðis er þekkt sem klónval. Þetta fyrirbæri breytir verulega, en í stuttan tíma, hlutfalli BCR-afbrigða sem ónæmiskerfið tjáir, og færir jafnvægið í átt að BCR sem eru sértæk fyrir sýkjandi sýkilinn.

T- og B-frumur eru ólíkar á einn grundvallarhátt: á meðan T-frumur binda mótefnavaka sem hafa verið meltir og felldir inn í MHC-sameindir af APC, virka B-frumur sem APC sem binda óskerta mótefnavaka sem hafa ekki verið unnir. Þó að T- og B-frumur bregðist báðar við sameindum sem kallast „mótefnavakar“, bregðast þessar eitilfrumur í raun við mjög mismunandi tegundum sameinda. B-frumur verða að geta bundist óskertum mótefnavökum vegna þess að þær seyta mótefnum sem verða að þekkja sýkilinn beint, frekar en meltar leifar sýkilsins. Kolvetna- og lípíðsameindir baktería geta virkjað B-frumur óháð T-frumum.

Dráps-T-eitilfrumur

CTL, undirflokkur T-frumna, virka þannig að þær hreinsa sýkingar beint. Sá hluti sérhæfða ónæmiskerfisins sem er frumubundinn samanstendur af CTL sem ráðast á og eyða sýktum frumum. CTL eru sérstaklega mikilvægar í vörnum gegn veirusýkingum; þetta er vegna þess að veirur fjölga sér inni í frumum þar sem þær eru varðar fyrir utanfrumusnertingu við mótefni í blóðrás. Þegar APC gleypa sýkla og sýna mótefnavaka í MHC I-sameindum fyrir óreyndum CD8⁺ T-frumum sem tjá samsvarandi TCR, virkjast CD8⁺-T-frumurnar til að fjölga sér samkvæmt klónvali. Þessar CTL sem verða til bera síðan kennsl á frumur sem eru ekki APC sem sýna sömu mótefnavaka í MHC I-sameindum (til dæmis veiruprótein)—til dæmis bera CTL kennsl á sýktar hýsilfrumur.

Innan frumu deyja sýktar frumur yfirleitt eftir að sýkillinn hefur fjölgað sér í nægilegan styrk og rofið frumuna, eins og margar veirur gera. CTL reyna að bera kennsl á og eyða sýktum frumum áður en sýkillinn getur fjölgað sér og sloppið út, og stöðva þannig framgang innanfrumusýkinga. CTL styðja einnig NK eitilfrumur við að eyða krabbameini á frumstigi. Frumuboðar sem T_H1-svarið seytir sem örva stórætur örva einnig CTL og auka getu þeirra til að bera kennsl á og eyða sýktum frumum og æxlum.

CTL skynja mótefnavaka í MHC I-sameindum með því að hafa bein samskipti við sýktar frumur í gegnum TCR sína. Binding TCR við mótefnavaka virkjar CTL-frumur til að losa perforín og granzým, niðurbrotsensím sem framkalla stýrðan frumudauða sýktu frumunnar. Rifjið upp að þetta er svipaður eyðingarmáti og sá sem NK-frumur nota. Í þessu ferli sýkist CTL-fruman sýkist ekki og skaðast ekki af losun perforíns og granzýma. Í raun eru hlutverk NK-frumna og CTL samverkandi og hámarka eyðingu sýktra frumna, eins og sýnt er á mynd 42.14. Ef NK-fruman getur ekki borið kennsl á vantar eigin sameindir mynstrið af niðurstýrðum MHC I-sameindum, þá getur CTL borið kennsl á hana með flóka MHC I-sameindum og framandi mótefnavaka, sem gefur merki um breyttar eigin sameindir. Á svipaðan hátt, ef CTL getur ekki greint mótefnavaka í MHC I-sameindum vegna þess að viðtökunum hefur verið eytt af yfirborði frumunnar, munu NK-frumur eyða frumunni í staðinn. CTL senda einnig frá sér frumuboðar, svo sem interferón, sem breyta tjáningu yfirborðspróteina í öðrum sýktum frumum, þannig að auðvelt sé að bera kennsl á sýktu frumurnar og eyða þeim. Ennfremur geta þessi interferón einnig komið í veg fyrir að veirusýktar frumur losi veiruagnir.

Myndræn tenging

Byggt á því sem þú veist um MHC viðtaka, hvers vegna heldur þú að líffæri sem grætt er úr ósamrýmanlegum gjafa í þega verði hafnað?

MHC-sameindir eru mismunandi milli einstaklinga. Þannig eru MHC-sameindir á ósamrýmanlegum gjafa taldir “framandi” og þeim er hafnað af ónæmiskerfinu.

Plasmafrumur og CTL eru sameiginlega kallaðar hrifrumur: þær tákna sérhæfðar útgáfur af ósnortnum jafnoki sínum og þær koma að ónæmisvörnum við að drepa sýkla og sýktar hýsilfrumur.

Slímhúðaryfirborð og ónæmisþol

Ósérhæfða og sérhæfða ónæmissvarið sem rætt hefur verið um hingað til myndar almenna ónæmiskerfið (sem hefur áhrif á allan líkamann), sem er aðskilið frá slímhúðarónæmiskerfinu. Slímhúðarónæmi er myndað af eitilvef tengdum slímhúð, sem starfar óháð almenna ónæmiskerfinu og hefur sína eigin ósérhæfðu og sérhæfðu þætti. Slímhúðartengdur eitilvefur (MALT), sýndur á mynd 42.15, er safn eitilvefja sem sameinast þekjuvef sem klæðir slímhúð um allan líkamann. Þessi vefur virkar sem ónæmishindrun og svar á svæðum líkamans sem hafa beina snertingu við ytra umhverfi. Almenna og slímhúðarónæmiskerfið nota margar af sömu frumugerðunum. Framandi agnir sem komast til MALT eru teknar upp af upptökuþekjufrumum sem kallast M-frumur og fluttar til APC sem staðsettar eru beint undir slímhúðarvefnum. M-frumur sjá um lýstan flutning og eru staðsettar í Peyer-skellum, sem eru eitilsekkir. APC slímhúðarónæmiskerfisins eru fyrst og fremst angafrumur, en B-frumur og stórætur gegna minni hlutverkum. Unnir mótefnavakar sem sýndir eru á APC greinast af T-frumum í MALT og á ýmsum örvunarstöðum slímhúðar, svo sem í hálskirtlum, nefkirtlum, botnlanga eða garnahengiseitlum þarma. Virkjaðar T-frumur ferðast síðan í gegnum sogæðakerfið og inn í blóðrásina til sýkingarstaða í slímhúð.

MALT er mikilvægur þáttur í virku ónæmiskerfi vegna þess að slímhúðaryfirborð, svo sem nefgöng, eru fyrstu vefirnir sem sýklar sem andað er að sér eða gleyptir setjast á. Slímhúðarvefurinn nær yfir munn, kok og vélinda, og meltingar-, öndunar- og þvag- og kynfæraveg.

Ónæmiskerfinu verður að vera stjórnað til að koma í veg fyrir sóun og óþarfa svörun við skaðlausum efnum, og það sem meira er, svo að það ráðist ekki á „sjálfið“. Hæfileikinn að koma í veg fyrir óþarfa eða skaðlegt ónæmissvar við greindu framandi efni sem vitað er að veldur ekki sjúkdómum er kallaður ónæmisþol. Ónæmisþol er mikilvægt til að viðhalda samvægi slímhúðar í ljósi þess gífurlega fjölda framandi efna (svo sem próteina úr fæðu) sem APC í munnholi, koki og slímhúð meltingarvegar mæta. Ónæmisþol er framkallað af sérhæfðum APC í lifur, eitlum, smáþörmum og lungum sem sýna skaðlausa mótefnavaka fyrir einstaklega fjölbreyttum hópi T-stýrifrumna (T_reg), sérhæfðra eitilfrumna sem bæla staðbundna bólgu og hamla seytingu örvandi ónæmisþátta. Samanlögð áhrif T_reg frumna eru að koma í veg fyrir ónæmisvirkjun og bólgu í óæskilegum vefjahólfum og leyfa ónæmiskerfinu að einbeita sér að sýklum í staðinn. Auk þess að stuðla að ónæmisþoli gagnvart skaðlausum mótefnavökum, taka aðrir undirflokkar T_reg frumna þátt í að koma í veg fyrir sjálfsofnæmissvar, sem er óviðeigandi ónæmissvar gegn hýsilfrumum eða sjálfsmótefnavökum. Annar flokkur T_reg frumna bælir ónæmissvörun gegn skaðlegum sýklum eftir að sýkingin hefur verið hreinsuð til að lágmarka skemmdir á hýsilfrumum af völdum bólgu og frumurofs.

Ónæmisminni

Sérhæfða ónæmiskerfið býr yfir minnisþætti sem gerir kleift að bregðast við á skilvirkan og öflugan hátt við endurinnrás sama sýkils. Sérhæfða ónæmiskerfið sér um minnið og reiðir sig lítið á vísbendingar frá ósérhæfða svarinu. Meðan á sérhæfðu ónæmissvari stendur gegn sýkli sem ekki hefur sést áður, kallað frumsvar, fjölgar plasmafrumum sem seyta mótefnum og sérhæfðum T-frumum, en síðan nær fjöldinn jafnvægi með tímanum. Þegar B- og T-frumur þroskast í verkfrumur, sérhæfist undirhópur af óreyndu stofnunum sínum í B- og T-minnisfrumur með sömu mótefnavakasérhæfni, eins og sýnt er á mynd 42.16.

Minnisfruma er mótefnavakasérhæfð B- eða T-eitilfruma sem sérhæfist ekki í hrifrumur í frumsvarinu, en getur strax orðið að hrifrumum við endurkomu í snertingu við sama sýkli. Í frumsvarinu bregðast minnisfrumur ekki við mótefnavökum og leggja ekki sitt af mörkum til varna hýsilsins. Þegar sýkingin er hreinsuð og áreiti sýkla hjaðnar, er ekki lengur þörf á hrifrumunum og þær gangast undir stýrðan frumudauða. Aftur á móti varðveitast minnisfrumurnar í blóðrásinni.

Myndræn tenging

Rh-mótefnavakinn finnst á Rh-jákvæðum rauðkornum. Þunguð Rh-neikvæð manneskja getur yfirleitt gengið með Rh-jákvætt fóstur fram að fæðingu án vandkvæða. Hins vegar getur annað Rh-jákvætt fóstur komið af stað ónæmisárás sem veldur blóðlýsusjúkdómi nýbura. Hvers vegna heldur þú að blóðlýsusjúkdómur sé aðeins vandamál á meðan á annarri meðgöngu eða síðari meðgöngum stendur?

Ef blóð móður og fósturs blandast geta minnisfrumur sem þekkja Rh-mótefnavakann myndast seint á fyrstu meðgöngu. Á síðari meðgöngum hefja þessar minnisfrumur ónæmisárás á blóðfrumur fóstursins. Gjöf and-Rh-mótefnis á fyrstu meðgöngu kemur í veg fyrir að ónæmissvarið eigi sér stað.

Ef sýkillinn verður aldrei aftur á vegi einstaklingsins á lífsleiðinni munu B- og T-minnisfrumur hringsóla í nokkur ár eða jafnvel áratugi og deyja smám saman út, án þess að hafa nokkurn tímann starfað sem verkfrumur. Hins vegar, ef hýsillinn er verður aftur fyrir sömu tegund sýkils, munu hringsólandi minnisfrumur strax sérhæfast í plasmafrumur og CTL án inngrips frá APC eða T_H-frumum. Ein ástæða þess að sérhæfða ónæmissvarið tefst er sú að það tekur tíma að bera kennsl á og virkja óreyndar B- og T-frumur með viðeigandi mótefnavakasérhæfni. Við endursýkingu er þessu skrefi sleppt og niðurstaðan er hraðari framleiðsla á ónæmisvörnum. Minnis-B-frumur sem sérhæfast í plasmafrumur framleiða tíu til hundrað sinnum meira magn mótefna en seytt var í frumsvarinu, eins og línuritið á mynd 42.17 sýnir. Þetta hraða og öfluga mótefnasvar getur stöðvað sýkinguna áður en hún nær að festa rætur og einstaklingurinn verður ef til vill ekki var við að hafa orðið fyrir sýklinum.

Bólusetning byggir á þeirri vitneskju að útsetning fyrir ósmitandi mótefnavökum, sem eru unnir úr þekktum sýklum, myndar vægt frumsvar ónæmiskerfisins. Ónæmissvarið við bólusetningu er ef til vill ekki skynjað af hýslinum sem veikindi en veitir samt sem áður ónæmisminni. Þegar einstaklingur er verður fyrir samsvarandi sýkli sem hann var bólusettur gegn, eru viðbrögðin svipuð og við endurkomu í snertingu. Þar sem hver endursýking myndar fleiri minnisfrumur og aukið viðnám gegn sýklinum, og þar sem sumar minnisfrumur deyja, fela ákveðin bólusetningarferli í sér eina eða fleiri örvunarbólusetningar til að líkja eftir endurtekinni útsetningu: til dæmis eru stífkrampaörvunarskammtar nauðsynlegir á tíu ára fresti því minnisfrumurnar lifa aðeins svo lengi.

Ónæmisminni slímhúðar

Undirhópur T- og B-frumna í ónæmiskerfi slímhúðar sérhæfist í minnisfrumur líkt og í ónæmiskerfi líkamans. Við endurinnrás sömu tegundar sýkils verður áberandi ónæmissvar á þeim stað í slímhúðinni þar sem upphaflegi sýkillinn settist að, en sameiginleg vörn er einnig skipulögð innan samtengdra eða aðliggjandi slímhúðarvefja. Til dæmis myndi ónæmisminni vegna sýkingar í munnholi einnig kalla fram svar í koki ef munnholið yrði fyrir sama sýkli.

Starfstengsl

Bóluefnafræðingur

Bólusetning (eða ónæmisaðgerð) felur í sér gjöf, venjulega með sprautu eins og sýnt er á mynd 42.18, á ósmitandi mótefnavaka eða mótefnavökum sem unnir eru úr þekktum sýklum. Öðrum þáttum, sem kallast ónæmisglæðar, er skilað samhliða til að hjálpa til við að örva ónæmissvarið. Ónæmisminni er ástæðan fyrir því að bóluefni virka. Helst er áhrifum bólusetningar ætlað að kalla fram ónæmisminni, og þar með viðnám gegn tilteknum sýklum, án þess að einstaklingurinn þurfi að ganga í gegnum sýkingu.

Bóluefnafræðingar taka þátt í ferli bóluefnaþróunar frá upphaflegri hugmynd þar til tilbúið bóluefni er fáanlegt. Þetta ferli getur tekið áratugi, kostað milljónir dollara og falið í sér margar hindranir á leiðinni. Til dæmis örva sprautuð bóluefni ónæmiskerfi líkamans og kalla fram vessabundið og frumubundið ónæmi, en hafa lítil áhrif á slímhúðarsvarið, sem er áskorun því margir sýklar setjast að og fjölga sér í hólfum slímhúðar, og sprautan veitir ekki skilvirkasta ónæmisminnið gegn þessum sjúkdómsvöldum. Af þessum sökum taka bóluefnafræðingar virkan þátt í að þróa ný bóluefni sem eru gefin í nef, sem úði, um munn eða í gegnum húð. Mikilvægt er að bóluefni sem gefin eru um slímhúð kalla fram bæði slímhúðar- og almennt ónæmi og veita sama stig sjúkdómsviðnáms og sprautuð bóluefni.

Núna er fáanleg útgáfa af inflúensubóluefni í nef, og mænusóttar- og taugaveikibóluefni er hægt að gefa um munn, eins og sýnt er á mynd 42.19. Sömuleiðis er verið að aðlaga mislinga- og rauðuhundabóluefni að úðagjöf með innöndunartækjum. Að lokum gætu erfðabreyttar plöntur verið hannaðar til að framleiða mótefnavaka bóluefna sem hægt er að borða til að veita sjúkdómsviðnám. Öðrum bóluefnum gæti verið aðlagað að gjöf í endaþarm eða leggöng til að kalla fram ónæmissvör í slímhúð endaþarms, þvag- og kynfæra eða æxlunarfæra. Að lokum gætu mótefnavakar bóluefna verið aðlagaðir að gjöf í gegnum húð þar sem húðin er skafin létt og örnálar notaðar til að stinga í gegnum ysta lagið. Auk þess að virkja ónæmissvar slímhúðar gæti þessi nýja kynslóð bóluefna bundið enda á kvíða sem tengist sprautum og, í kjölfarið, bætt þátttöku sjúklinga.

Miðstöðvar ónæmiskerfisins

Þótt ónæmiskerfið einkennist af frumum sem hringsóla um allan líkamann, eiga stjórnun, þroskun og samskipti ónæmisþátta sér stað á tilteknum stöðum. Blóðið flytur ónæmisfrumur, prótein og aðra þætti um líkamann. Um það bil 0,1% allra frumna í blóðinu eru hvítfrumur (hvítfrumur), sem ná yfir einkyrninga (forvera stóræta) og eitilfrumur. Meirihluti frumna í blóðinu eru rauð blóðkorn (rauðkorn). Sogæðavökvi er vatnskenndur vökvi sem baðar vefi og líffæri með verndandi hvítum blóðkornum og inniheldur ekki rauð blóðkorn. Frumur ónæmiskerfisins geta ferðast á milli aðskilinna sogæða- og blóðrásarkerfa, sem eru aðskilin með millifrumurými, með ferli sem kallast útæðun (að fara í gegn til nærliggjandi vefja).

Frumur ónæmiskerfisins eiga uppruna sinn í blóðmyndandi stofnfrumum í beinmerg. Frumuboðefni örva þessar stofnfrumur til að sérhæfast í ónæmisfrumur. B-frumur þroskast í beinmerg, en óreyndar T-frumur berast frá beinmerg til hóstarkirtils til þroskunar. Í hóstarkirtlinumnum er óþroskuðum T-frumum sem tjá TCR sem samsvara eigin mótefnavökum eytt. Þetta ferli hjálpar til við að koma í veg fyrir sjálfsofnæmissvör.

Við þroskun hringsóla T- og B-eitilfrumur til ýmissa áfangastaða. Eitlar sem dreifðir eru um líkamann, eins og sýnt er á mynd 42.20, hýsa stóra stofna af T- og B-frumum, angafrumum og stórætum. Sogæðavökvi safnar mótefnavökum þegar hann rennur frá vefjum. Þessir mótefnavakar eru síðan síaðir í gegnum eitla áður en sogæðavökvanum er skilað aftur í blóðrásina. APC í eitlunum fanga og vinna úr mótefnavökum og upplýsa nálægar eitilfrumur um hugsanlega sýkla.

Miltað hýsir B- og T-frumur, stórætur, angafrumur og NK-frumur. Miltað, sem sýnt er á mynd 42.21, er staðurinn þar sem APC sem hafa fangað aðskotaagnir í blóðinu geta átt samskipti við eitilfrumur. Mótefni eru mynduð og seytt af virkjuðum plasmafrumum í miltanu, og miltað síar aðskotaefni og sýkla bundna mótefnaflókum úr blóðinu. Starfrænt séð er miltað fyrir blóðið það sem eitlar eru fyrir sogæðavökvann.