Γιατί τα επίπεδα αντισωμάτων δεν ισοδυναμούν με την "ανοσία": Μέρος 2ο
Επιθηλιακά κύτταρα και βλέννα!
*της Joomi*
Ακούμε συνεχώς για αντισώματα στο πλαίσιο της “ανοσίας”. Στην πραγματικότητα, έτσι ορίζουν τα CDC την “ανοσία”:
Η ανοσία σε μια ασθένεια επιτυγχάνεται μέσω της παρουσίας αντισωμάτων για αυτήν την ασθένεια στο σύστημα ενός ατόμου.
Στο Μέρος 1, είδαμε πώς αυτό ήταν κατάφωρα παραπλανητικό, επειδή είναι δυνατή η ανάρρωση από τη μόλυνση από SARS-CoV-2 χωρίς τη βοήθεια αντισωμάτων στο αίμα. Αυτό προφανώς σημαίνει ότι υπάρχουν και άλλα συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος που σχετίζονται με την καταπολέμηση ιών, όπως ο SARS-CoV-2.
Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε δύο υποτιμημένα συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος: τα επιθηλιακά κύτταρα, που αποτελούν το φράγμα της αναπνευστικής μας οδού και τη βλέννα.
Σε μελλοντικά άρθρα αυτής της σειράς, θα εξετάσουμε άλλα στοιχεία του ανοσοποιητικού συστήματος.
Αυτή η βασική γνώση του ανοσοποιητικού συστήματος θα μας επιτρέψει να συγκρίνουμε τη “φυσική ανοσία” με την ανοσολογική απόκριση που προκαλούν τα εμβόλια για την COVID-19.
Τα κύτταρα στα σύνορά μας
Το εξωτερικό στρώμα της επιφάνειας του σώματος αποτελείται από επιθηλιακά κύτταρα. Αυτά τα κύτταρα καλύπτουν οποιοδήποτε μέρος του σώματος που έρχεται σε επαφή με τον “έξω” κόσμο. Αυτό περιλαμβάνει το δέρμα, τους αεραγωγούς, το έντερο και το ουροποιητικό σύστημα [1].
Βλέννα
Τα εξειδικευμένα επιθηλιακά κύτταρα εκκρίνουν βλέννα, η οποία είναι παχύρρευστη και μοιάζει με γέλη. Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα στρώμα επιθηλιακών κυττάρων με ένα στρώμα βλέννας στην κορυφή:
Η βλέννα σχηματίζει ένα στρώμα που μοιάζει με πλέγμα που λειτουργεί ως “κόσκινο” για τα παθογόνα. Αυτό μπορεί να παγιδεύσει παθογόνα που είναι μεγαλύτερα από το μέγεθος των πόρων του “κόσκινου”.
Η βλέννα περιέχει πολλούς διαφορετικούς τύπους μορίων, που ονομάζονται “βλεννίνες”. Αυτά είναι μεγάλα μόρια με πολλές διαφορετικές αλυσίδες υδατανθράκων. Οι αλυσίδες προσφέρουν υψηλό βαθμό αντοχής στην ενζυμική διάσπαση από μικρόβια.
Προκειμένου να μάθουν τι κάνουν αυτές οι διαφορετικές βλεννίνες, οι ερευνητές δημιούργησαν στελέχη ποντικιών που δεν διαθέτουν γονίδιο για μία από τις βλεννίνες.
Αυτά τα πειράματα αποκάλυψαν, μεταξύ άλλων, ότι μια βλεννίνη που ονομάζεται MUC5B είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη φυσιολογική λειτουργία των αεραγωγών. Τα ποντίκια που δεν έχουν την ικανότητα να παράγουν αυτή τη βλεννίνη, είναι πολύ πιο ευαίσθητα σε μολύνσεις στους πνεύμονες.
Τα μόρια στη βλέννα μπορούν να λειτουργήσουν ως “δόλωμα υποδοχέων” για τους ιούς. Κανονικά οι ιοί πρέπει να συνδέονται με υποδοχείς στην επιφάνεια των κυττάρων για να τα μολύνουν, αλλά τα “δολώματα των υποδοχέων” μπορούν να δεσμεύσουν ορισμένους ιούς και να βοηθήσουν στην παγίδευση τους (περισσότερα εδώ).
Η βλέννα περιέχει επίσης πολλές ενώσεις που εμπλέκονται στην άμυνα. Αυτές είναι μερικές μόνο από αυτές:
Θα δείτε αρκετά μικροβιοκτόνα στη λίστα, τα οποία είναι ενώσεις που σκοτώνουν μικρόβια, όπως βακτήρια ή ιούς.
Ορισμένα από αυτά, όπως οι επιφανειοδραστικές πρωτεΐνες, λειτουργούν ως “οψωνιστές”, οι οποίοι επισημαίνουν ξένες πρωτεΐνες για αποβολή από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού. Έπειτα, υπάρχει η λακτοφερρίνη, η οποία δεσμεύει τον σίδηρο, καθιστώντας αυτό το θρεπτικό συστατικό μη διαθέσιμο στα βακτήρια. Η λακτοφερρίνη έχει επίσης αντιικές ιδιότητες και μπορεί ακόμη και να έχει κάποια αποτελεσματικότητα κατά των κορωνοϊών (περισσότερα εδώ).
Η λυσοζύμη, η καθελισιδίνη και η β-ντεφενσίνη λειτουργούν διαταράσσοντας τα κυτταρικά τοιχώματα ή τις μεμβράνες των παθογόνων. Ντεφενσίνες μπορούν να βρεθούν και στον ορό (αίμα). Υπάρχουν κάποιες ενδείξεις ότι η σωματική δραστηριότητα αυξάνει την παραγωγή ντεφενσινών ορού (περισσότερα εδώ και εδώ).
Υπάρχουν πολλές άλλες βλεννογονικές αντιμικροβιακές ενώσεις στη βλέννα, που δεν αναφέρονται εδώ.
Τα επιθηλιακά κύτταρα παίζουν ενεργό ρόλο στην άμυνα
Τώρα ας σκάψουμε βαθύτερα στα επιθηλιακά κύτταρα, που αποτελούν τους φραγμούς στα “σύνορα”. Το παρακάτω σχήμα απεικονίζει μια απλοποιημένη άποψη των κυττάρων που αποτελούν το επιθήλιο των αεραγωγών:
Αυτά τα κύτταρα όχι μόνο αποτελούν φραγμό στον έξω κόσμο, αλλά παίζουν επίσης ενεργό ρόλο στην άμυνα.
Τα καλυκοειδή κύτταρα εκκρίνουν βλέννα, καθώς και μόρια σηματοδότησης του ανοσοποιητικού (περισσότερα εδώ). Τα κυψελοειδή κύτταρα χρησιμοποιούν τις μικρές τρίχες τους (cilia), για να σαρώσουν τη βλέννα προς τα πάνω και να βοηθήσουν στην αποβολή παγιδευμένων ξένων σωματιδίων ή παθογόνων από την αναπνευστική οδό. Τόσο τα βασικά, όσο και τα κύτταρα club μπορούν να διαφοροποιηθούν σε άλλους τύπους επιθηλιακών κυττάρων και να παράγουν μόρια ανοσοποιητικής σηματοδότησης. Τα βασικά κύτταρα παράγουν επίσης αντιμικροβιακά μόρια (δείτε εδώ).
Πιο πρόσφατα, μάθαμε για νέους τύπους κυττάρων στο επιθήλιο των αεραγωγών, που εμπλέκονται στην άμυνα του ανοσοποιητικού συστήματος. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια αναθεωρημένη σύγχρονη προβολή, που περιλαμβάνει νέους τύπους κυττάρων:
Για παράδειγμα, τα θυσανωτά κύτταρα φαίνεται να εμπλέκονται στην προώθηση των αναπνευστικών αντανακλαστικών, όπως το φτέρνισμα. Ο αριθμός τους αυξάνεται μετά από εισπνοή κοινών αλλεργιογόνων. Και τα πνευμονικά νευροενδοκρινικά κύτταρα δεν είναι καλά κατανοητά, αλλά φαίνεται ότι αισθάνονται εισπνεόμενες εισροές στον αεραγωγό και απελευθερώνουν νευροπεπτίδια, που επιτρέπουν στους πνεύμονες να ανταποκρίνονται με ανοσοαποκρίσεις του βλεννογόνου (περισσότερα εδώ και εδώ).
Μαθαίνουμε επίσης για νέες ανοσοποιητικές ιδιότητες των επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών:
Για παράδειγμα, παρουσία παθογόνων ή αλλεργιογόνων, ορισμένα κύτταρα στον αεραγωγό θα διαπράξουν απόπτωση, η οποία είναι μια μορφή κυτταρικής αυτοκτονίας. Η “ανοσολογία σχολικού βιβλίου” θα σας έλεγε ότι αυτά τα αυτοκτονικά κύτταρα θα καθαρίζονταν από “επαγγελματικά” φαγοκύτταρα, τα οποία είναι κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που καταβροχθίζουν άλλα κύτταρα. Ωστόσο, έχουμε τώρα στοιχεία ότι ορισμένα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών καταπίνουν επίσης αποπτωτικά κύτταρα και παίζουν ρόλο στην εξασθένιση της φλεγμονώδους απόκρισης (βλ. Εικ. 3a παραπάνω).
Ανακαλύψαμε επίσης ότι τα βασικά κύτταρα φαίνεται να έχουν κάποια ικανότητα για “φλεγμονώδη μνήμη” (περισσότερα εδώ, εδώ ή εδώ) [2].
Τα επιθηλιακά κύτταρα τροποποιούν και μεταφέρουν μόρια του ανοσοποιητικού
Τα επιθηλιακά κύτταρα λαμβάνουν επίσης μόρια του ανοσοποιητικού κάτω από το στρώμα του βλεννογόνου και τα μεταφέρουν στην επιφάνεια που βλέπει προς τον αεραγωγό.
Για παράδειγμα, μεταφέρουν αντισώματα όπως τα διμερή IgA (dIgA), τα οποία παράγονται τοπικά από κύτταρα που εκκρίνουν αντισώματα (κύτταρα Β) κάτω από το στρώμα των επιθηλιακών κυττάρων.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει αυτή τη διαδικασία:
Ενώ μεταφέρουν το αντίσωμα dIgA κατά μήκος της επιθηλιακής στιβάδας, κάτι προσκολλάται σε αυτό που ονομάζεται “εκκριτικό συστατικό” (SC). Το προκύπτον μόριο ονομάζεται “εκκριτικό IgA” ή SigA.
Ένας άλλος τύπος αντισώματος, το IgM, μπορεί επίσης να μεταφερθεί με αυτόν τον τρόπο, αν και η κυρίαρχη κατηγορία αντισωμάτων στο ανοσοποιητικό σύστημα του βλεννογόνου είναι με τη μορφή SigA. Το SigA μπορεί να κάνει πολλά πράγματα, αλλά μια από τις πιο σημαντικές λειτουργίες του στον βλεννογόνο είναι να δεσμεύει παθογόνα και να εμποδίζει την ικανότητά τους να αποκτήσουν πρόσβαση στο επιθήλιο (περισσότερα εδώ, εδώ και εδώ).
Παρεμπιπτόντως, το IgA μπορεί επίσης να βρεθεί στον ορό (αίμα), αλλά το IgA ορού διαφέρει από το εκκριτικό IgA που βρίσκεται στον βλεννογόνο [3]. Μια σημαντική διαφορά είναι ότι το εκκριτικό IgA συνήθως οδηγεί σε κάθαρση μικροβίων με τρόπο λιγότερο φλεγμονώδες από το αποτέλεσμα του IgA του ορού.
Αυτό είναι λογικό, επειδή οι φραγμοί του βλεννογόνου εκτίθενται συνεχώς σε ξένα σωματίδια και μικρόβια. Αν το σώμα αντιδρούσε πάντα σε αυτά τα σωματίδια και τα μικρόβια με πολλή φλεγμονή, τα εμπόδια θα ήταν συνεχώς σε φλεγμονή [4].
Επιλεκτική διαπερατότητα μέσω του φράγματος
Πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι μπορεί να υπάρξει “διήθηση” από το αίμα στον αεραγωγό.
Αυτή η μονόδρομη ροή των υγρών του αίματος μέσω του επιθηλίου, όχι μόνο ξεπλένει τα εισβάλλοντα παθογόνα, αλλά φέρνει επίσης πολλές πρωτεΐνες του πλάσματος στο στρώμα του βλεννογόνου. Αυτές περιλαμβάνουν σημαντικά συστατικά της ανοσολογικής απόκρισης, συμπεριλαμβανομένων των αντισωμάτων ορού και των πρωτεϊνών του συμπληρώματος (περισσότερα εδώ και εδώ).
Κάτω από ορισμένες φλεγμονώδεις συνθήκες, μπορούν να απελευθερωθούν χημικοί παράγοντες που αυξάνουν την αγγειακή διαπερατότητα και επιτρέπουν ακόμη περισσότερα υγρά αίματος να διαρρεύσουν.
Τα επιθηλιακά κύτταρα μεταδίδουν πληροφορίες στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος
Δεδομένου ότι τα επιθηλιακά κύτταρα βρίσκονται στα εμπόδια του σώματος, είναι συνήθως οι αρχικοί στόχοι των παθογόνων και επομένως χρησιμεύουν ως “φρουροί” για τη μόλυνση. Αυτά τα κύτταρα έχουν υποδοχείς αναγνώρισης προτύπων (PRRs), που αναγνωρίζουν πρότυπα ή μοτίβα που διατηρούνται σε πολλά βακτήρια και ιούς.
Διαφορετικοί υποδοχείς ειδικεύονται στην αναγνώριση διαφορετικών προτύπων στα παθογόνα. Για παράδειγμα, οι υποδοχείς μαννόζης ειδικεύονται στη συλλογή σακχάρων στην επιφάνεια των παθογόνων. Οι υποδοχείς που μοιάζουν με διόδια (TLRs) προσλαμβάνουν όλα τα διαφορετικά είδη μοτίβων στα παθογόνα, συμπεριλαμβανομένων των συστατικών των τοιχωμάτων των κυττάρων των βακτηρίων ή των μυκήτων ή του ιικού RNA [5].
Παρεμπιπτόντως, οι νέοι φαίνεται να εκφράζουν υποδοχείς αναγνώρισης προτύπων σε υψηλότερα επίπεδα στα επιθηλιακά τους κύτταρα, σε σύγκριση με τους ηλικιωμένους (βλ. Εικ. 2 εδώ). Ίσως αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο γενικά διαχειρίζονται καλά τη μόλυνση από τον SARS-CoV-2.
Τι συμβαίνει εάν αυτοί οι υποδοχείς αισθανθούν την παρουσία παθογόνων μικροβίων;
Τα επιθηλιακά κύτταρα απελευθερώνουν σήματα που ειδοποιούν άλλα κύτταρα για την παρουσία παθογόνων και στρατολογούν κοντινά κύτταρα του ανοσοποιητικού.
Στην παραπάνω εικόνα, μερικά από αυτά τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος φαίνονται κάτω από στρώμα των επιθηλιακών κυττάρων.
Στο Μέρος 3, θα μιλήσουμε για το τι κάνουν αυτά τα κύτταρα του ανοσοποιητικού…