Γιατί τα επίπεδα αντισωμάτων δεν ισοδυναμούν με την "ανοσία": Μέρος 3ο
Γιατί τα επίπεδα αντισωμάτων δεν ισοδυναμούν με την "ανοσία": Μέρος 3ο
Έμφυτη ανοσία, η συνέχεια
*της Joomi*
Στο Μέρος 1ο αυτής της σειράς, είδαμε πώς τα CDC όρισαν την “ανοσία”:
Η ανοσία σε μια ασθένεια επιτυγχάνεται μέσω της παρουσίας αντισωμάτων σε αυτήν την ασθένεια στο σύστημα ενός ατόμου.
Σε εκείνο το άρθρο, εξετάσαμε γιατί αυτός ο ορισμός ήταν κατάφωρα παραπλανητικός, επειδή υπάρχουν πολλά άλλα συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος που σχετίζονται με την καταπολέμηση των λοιμώξεων, εκτός από τα αντισώματα.
Αυτό το άρθρο είναι μέρος μιας σειράς που εξετάζει τα άλλα συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος. Σε αυτό το άρθρο, θα επικεντρωθούμε σε αυτό που ονομάζεται “έμφυτο” ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτό το τμήμα του ανοσοποιητικού συστήματος λαμβάνει πολύ λιγότερη προσοχή στα μέσα ενημέρωσης σε σύγκριση με τα αντισώματα.
Έμφυτη ανοσία
Το ανοσοποιητικό σύστημα συνήθως χωρίζεται σε δύο κλάδους: το “έμφυτο” και το “προσαρμοστικό” ανοσοποιητικό σύστημα. Η βλέννα και τα επιθηλιακά κύτταρα (φραγμός), όπως συζητείται στο Μέρος 2ο, αποτελούν μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος.
Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα είναι η πρώτη γραμμή άμυνας ενάντια στα παθογόνα. Τα κύτταρα του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος [1], όπως αναφέρεται στο Μέρος 2ο, έχουν υποδοχείς πάνω ή μέσα τους, που αναγνωρίζουν γενικά πρότυπα βακτηρίων, μυκήτων και ιών [2]. Αυτά είναι εν μέρει που τους επιτρέπουν να αναγνωρίζουν γρήγορα τα παθογόνα και να ανταποκρίνονται σε αυτά σε μερικά λεπτά μετά την έκθεση.
Ο παρακάτω πίνακας δείχνει μερικούς από αυτούς τους υποδοχείς και τους τύπους μορίων (συνδέτες) που αναγνωρίζουν:
Τα κύτταρα του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος συνήθως χρειάζονται περισσότερο χρόνο για να ενσωματωθούν, επειδή είναι πιο συντονισμένα σε λεπτές μοριακές διαφορές (θα συζητηθεί στο Μέρος 4ο αυτής της σειράς).
Η έμφυτη ανοσία συνήθως περιγράφεται ως πιο “πρωτόγονη” από την προσαρμοστική ανοσία. Η έμφυτη ανοσία βρίσκεται σε όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς, ενώ η προσαρμοστική ανοσία βρίσκεται μόνο στα σπονδυλωτά.
Παρά το γεγονός ότι το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα είναι “πρωτόγονο”, είναι πολύ περίπλοκο και υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε γι' αυτό. Η κατανόησή μας για το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα εξελίσσεται συνεχώς και αυτό το άρθρο θα προσπαθήσει να ενσωματώσει κάποια πρόσφατη έρευνα σχετικά με την έμφυτη ανοσία, συμπεριλαμβανομένων πληροφοριών που γενικά δεν βρίσκονται στα εγχειρίδια ανοσολογίας.
Επισκόπηση των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και από πού προέρχονται. Όλα τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος προέρχονται από αυτό που ονομάζεται “αιματοποιητικό βλαστοκύτταρο”, το οποίο είναι ένας τύπος ανώριμου κυττάρου που μπορεί να διαφοροποιηθεί σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος.
Όλα τα κύτταρα που είναι μπλε ή πράσινα αποτελούν μέρος του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος, με εξαίρεση τα φυσικά κύτταρα φονείς. Τα κύτταρα που είναι ροζ και μοβ, καθώς και τα φυσικά κύτταρα φονείς, θεωρούνται μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος.
Μερικές φορές θα δείτε αναφορές σε "λευκοκύτταρα" ή "λευκά αιμοσφαίρια". Αυτά αναφέρονται σε όλα τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που απεικονίζονται παραπάνω, εκτός από τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια δεν θεωρούνται γενικά μέρος του “ανοσοποιητικού συστήματος”, αν και έχει γίνει κάποια πρόσφατη εργασία που υποδηλώνει ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην έμφυτη ανοσία [3].
Στη συνέχεια, θα κάνουμε μια γρήγορη επισκόπηση των διαφορετικών τύπων κυττάρων που αποτελούν μέρη του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος.
Κοκκιοκύτταρα
Τα “κοκκιοκύτταρα” περιλαμβάνουν τους ακόλουθους τέσσερις τύπους λευκών αιμοσφαιρίων: ουδετερόφιλα, ηωσινόφιλα, βασεόφιλα και ιστιοκύτταρα. Στην παρακάτω εικόνα, είναι αυτά που κυκλώνονται με κόκκινο:
Τα κοκκιοκύτταρα ονομάζονται από τους δεσμευμένους στη μεμβράνη κόκκους (σάκους) που περιέχουν, οι οποίοι περιέχουν τοξικές πρωτεΐνες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να σκοτώσουν παθογόνα.
Ουδετερόφιλα
Μετά τα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα πιο άφθονα κύτταρα στο αίμα είναι τα ουδετερόφιλα. Τα ουδετερόφιλα συχνά λέγεται ότι αποτελούν το πρώτο κύμα κυττάρων που διασχίζουν τα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων για να εισέλθουν σε μολυσμένο ή φλεγμονώδη ιστό [4].
Κοντά σε σημεία φλεγμονής, τα αιμοφόρα αγγεία διαστέλλονται (διεύρυνση), γεγονός που προκαλεί επιβράδυνση της ροής του αίματος στην περιοχή, επιτρέποντας στα λευκά αιμοσφαίρια να παραμείνουν και να αλληλεπιδράσουν με τα εσωτερικά τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων. Τα συγκολλητικά μόρια στα εσωτερικά τοιχώματα διευκολύνουν στη συνέχεια τα κύτταρα να κολλήσουν και να κυλήσουν κατά μήκος τους.
Τα ουδετερόφιλα είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά στην κύλιση και την προσκόλληση στα εσωτερικά τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων. Μεταναστεύουν έξω από τα αιμοφόρα αγγεία προς την κατεύθυνση της φλεγμονής [5] και αναγνωρίζουν και φαγοκυτταρώνουν (καταπίνουν) παθογόνα [6]. Μπορούν να απελευθερώσουν “εξωκυτταρικές παγίδες ουδετερόφιλων” (NET), οι οποίες είναι κολλώδεις εξωκυτταρικοί “ιστοί αράχνης” που περιέχουν μικροβιοκτόνες πρωτεΐνες. Οι NET δρουν για να αποτρέψουν την εξάπλωση λοιμώξεων και να σκοτώσουν τα παθογόνα.
Η τρέχουσα έρευνα αποκάλυψε ότι τα ουδετερόφιλα επηρεάζουν επίσης άλλα συστατικά του ανοσοποιητικού συστήματος, ρυθμίζουν τις δραστηριότητες των γειτονικών κυττάρων και έχουν ακόμη ρόλο στην “εκπαιδευμένη ανοσία”, η οποία είναι μια μορφή “μνήμης” που μπορεί να έχει το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτή είναι ξεχωριστή από το είδος της μνήμης που σχηματίζεται από το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα.
Ηωσινόφιλα
Τα περισσότερα ηωσινόφιλα βρίσκονται στους ιστούς, ειδικά ακριβώς κάτω από τους ιστούς φραγμού, όπως στο έντερο και την αναπνευστική επένδυση. Παίζουν ρόλο στην άμυνα ενάντια στους εισβάλλοντες οργανισμούς σε αυτές τις τοποθεσίες, αλλά αυτός ο ρόλος δεν είναι καλά κατανοητός. Παρόλο που παρουσιάζουν αντιβακτηριακά, αντιμυκητιακά και αντιιικά αποτελέσματα, δεν φαγοκυτταρώνουν παθογόνα τόσο αποτελεσματικά όσο τα ουδετερόφιλα.
Αυτό που θα δείτε συνήθως στα σχολικά βιβλία είναι ότι η υπερβολική δραστηριότητα των ηωσινοφίλων έχει συσχετιστεί με το άσθμα και την αλλεργία. Είναι επίσης γνωστά για το ότι παίζουν ρόλο στην ανταπόκριση σε παράσιτα, όπως τα σκουλήκια. Πιο πρόσφατα, ο ρόλος τους στην καταστροφή των καρκινικών κυττάρων και στη ρύθμιση άλλων λειτουργιών των κυττάρων του ανοσοποιητικού (περισσότερα εδώ), άρχισε να έρχεται στο φως.
Βασεόφιλα
Τα βασεόφιλα είναι επίσης γνωστά για το ρόλο τους στις αλλεργικές αποκρίσεις. Μπορούν να απελευθερώσουν ισταμίνη, μια ένωση που συμβάλλει στη φλεγμονώδη απόκριση, όπως η διαστολή και η διαπερατότητα των αιμοφόρων αγγείων. Απελευθερώνουν επίσης ουσίες που επιτρέπουν την παροχή στοιχείων πήξης του αίματος σε μολυσμένες περιοχές. Μάλλον παίζουν ενεργό ρόλο στην άμυνα κατά των ιών, συμπεριλαμβανομένου του SARS-CoV-2, αν και δεν είναι καλά κατανοητός.
Ιστιοκύτταρα
Τα ιστιοκύτταρα είναι παρόμοια τόσο στην εμφάνιση, όσο και στη λειτουργία με τα βασεόφιλα. Όπως τα βασεόφιλα, μπορούν να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν ισταμίνη. Είναι επίσης γνωστά για το ρόλο τους στις αλλεργικές αποκρίσεις και στην επούλωση πληγών και βοηθούν στη στρατολόγηση άλλων ανοσοκυττάρων σε σημεία μόλυνσης.
Μακροφάγα, μονοκύτταρα και δενδριτικά κύτταρα
Στη συνέχεια, θα καλύψουμε τα κύτταρα με κόκκινο κύκλο παρακάτω:
Τα μακροφάγα είναι λευκά αιμοσφαίρια που βρίσκονται στους περισσότερους ιστούς του σώματος, όπου περιπολούν και φαγοκυτταρώνουν παθογόνα, ξένες ουσίες, καρκινικά κύτταρα και κυτταρικά υπολείμματα. Στα μακροφάγα που βρίσκονται σε διαφορετικούς ιστούς μερικές φορές δίνονται διαφορετικά ονόματα. Για παράδειγμα, τα “μικρογλοιακά κύτταρα” βρίσκονται στους νευρικούς ιστούς, τα “κύτταρα Kupfer” βρίσκονται στο ήπαρ και τα κυψελιδικά μακροφάγα βρίσκονται στις κυψελίδες των πνευμόνων.
Υπάρχουν πολλά υποσύνολα μακροφάγων στους πνεύμονες και μπορούν να ανταποκριθούν σε βακτήρια, ιούς και αλλεργιογόνα. Περισσότερα για αυτό μπορείτε να βρείτε εδώ.
Τα μακροφάγα είναι εξαιρετικά πλαστικά και μπορούν να λάβουν διάφορες μορφές. Μερικά εκφράζουν προφλεγμονώδη μόρια (κυτοκίνες), στρατολογούν άλλα ανοσοκύτταρα σε σημεία μόλυνσης και βοηθούν στη διατήρηση της ενεργοποίησής τους. Άλλοι τύποι βοηθούν στην επίλυση ή στην εξάλειψη της φλεγμονής και διευκολύνουν την επιδιόρθωση των ιστών.
Τα μονοκύτταρα είναι ένας άλλος τύπος φαγοκυτταρικών λευκών αιμοσφαιρίων. Υπάρχουν διαφορετικοί υποπληθυσμοί μονοκυττάρων και συχνά ταξινομούνται ανάλογα με το πόσο εκφράζουν ορισμένους μοριακούς δείκτες, όπως οι υποδοχείς χημειοκίνης [7].
Τα “κλασικά μονοκύτταρα” κυκλοφορούν ως επί το πλείστον στο αίμα, αλλά μπορούν να εισέλθουν σε ιστούς που είναι μολυσμένοι και να διαφοροποιηθούν σε πιο φλεγμονώδεις μορφές ή ακόμα και σε μακροφάγα. Ένα μικρότερο ποσοστό μονοκυττάρων, “μη κλασικά μονοκύτταρα”, αλλιώς γνωστά ως “περιπολικά μονοκύτταρα”, κυλά κατά μήκος των εσωτερικών τοιχωμάτων των αιμοφόρων αγγείων (ενδοθήλιο), αντί να κυκλοφορούν ελεύθερα στο αίμα (περισσότερα εδώ). Μεταξύ άλλων ρόλων, πιστεύεται ότι ερευνούν για τραυματισμό στο ενδοθήλιο και αφαιρούν κατεστραμμένα κύτταρα και υπολείμματα. Τα "ενδιάμεσα μονοκύτταρα" δεν είναι καλά κατανοητά, αλλά περισσότερα για τους πιθανούς ρόλους τους μπορείτε να βρείτε εδώ.
Τα μονοκύτταρα είναι επίσης εξαιρετικά πλαστικά και μπορούν να διαφοροποιηθούν σε μακροφάγα ή δενδριτικά κύτταρα. Τα δενδριτικά κύτταρα καταπίνουν επίσης μικρόβια, αλλά ένας από τους κύριους ρόλους τους είναι να επεξεργάζονται αυτά τα μικρόβια και να παρουσιάζουν κομμάτια μικροβιακών πρωτεϊνών στα κύτταρα του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος, έτσι ώστε το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα να μπορεί να “μάθει” από αυτό [8]. Παράγουν επίσης μόρια. όπως οι κυτοκίνες, οι οποίες ενεργοποιούν άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού. Μεταξύ των κυτοκινών που παράγουν είναι οι αντιιικές κυτοκίνες, όπως οι ιντερφερόνες τύπου Ι.
Φυσικά κύτταρα φονείς, άλλα έμφυτα λεμφοειδή κύτταρα
Όλα τα κύτταρα για τα οποία έχουμε μιλήσει μέχρι στιγμής είναι “μυελοειδή κύτταρα”, τα οποία στην παρακάτω εικόνα είναι τα κύτταρα στις αποχρώσεις του ροζ και του μωβ. Τα φυσικά φονικά κύτταρα (κυκλωμένα με κόκκινο χρώμα) δεν αποτελούν μέρος αυτής της ομάδας, αλλά θεωρούνται λεμφοκύτταρα, τα οποία είναι τα κύτταρα στις αποχρώσεις του μπλε και του πράσινου:
Μεταξύ των λεμφοκυττάρων είναι τα Β και Τ κύτταρα, τα οποία αποτελούν μέρος της προσαρμοστικής ανοσίας. Τα λεμφοκύτταρα περιλαμβάνουν επίσης άλλα κύτταρα που δεν φαίνονται παραπάνω, τα οποία συλλογικά ονομάζονται "έμφυτα λεμφοειδή κύτταρα" ή ILC (περισσότερα γι' αυτά εδώ). Τα φυσικά κύτταρα φονείς (NK) είναι ένας τύπος ILC.
Τα κύτταρα ΝΚ σκοτώνουν μολυσμένα, στρεσαρισμένα ή μη φυσιολογικά κύτταρα, όπως αυτά που βρίσκονται σε όγκους. Τα κύτταρα ΝΚ παράγουν επίσης μόρια όπως κυτοκίνες, τα οποία ρυθμίζουν τη συμπεριφορά άλλων ανοσοκυττάρων.
Τα άτομα με ανεπάρκεια ΝΚ κυττάρων είναι πολύ πιο επιρρεπή σε ιογενείς λοιμώξεις (περισσότερα εδώ). Τα κύτταρα ΝΚ πιθανότατα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο κατά της μόλυνσης από SARS-CoV-2.
Τα κύτταρα ΝΚ μπορούν να βρεθούν στο αίμα και μπορούν να μεταναστεύσουν σε σημεία μόλυνσης. Πιο πρόσφατα, η έρευνα αποκάλυψε επίσης την παρουσία κυττάρων ΝΚ που κατοικούν στον ιστό, στρατηγικά τοποθετημένα σε θέσεις όπου μπορούν να ανταποκριθούν γρήγορα σε λοιμώξεις. Αυτά τα κύτταρα ΝΚ μπορούν να βρεθούν σε πολλούς διαφορετικούς ιστούς, όπως οι πνεύμονες, το έντερο, η μήτρα και το συκώτι και ποικίλλουν πολύ σε λειτουργία και φαινότυπο, ανάλογα με τους ιστούς στους οποίους βρίσκονται. Περισσότερα για αυτά τα κύτταρα που κατοικούν σε ιστούς μπορείτε να βρείτε εδώ, εδώ και εδώ.
Τα κύτταρα ΝΚ διαθέτουν επίσης ικανότητα “μνήμης” (περισσότερα εδώ).
Συμπλήρωμα
Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα περιλαμβάνει επίσης πρωτεΐνες ορού αίματος που μαζί αποτελούν το “σύστημα συμπληρώματος”. Οι περισσότερες από αυτές τις πρωτεΐνες συντίθενται από το ήπαρ, αλλά κυκλοφορούν στο αίμα. Παρουσία παθογόνων παραγόντων, προκαλούν μια σειρά αποκρίσεων που βοηθούν στην καταπολέμηση της μόλυνσης. Αυτό περιλαμβάνει το άνοιγμα οπών στις μεμβράνες των παθογόνων και την προσέλκυση και διέγερση των φαγοκυτταρικών ανοσοκυττάρων για την εκκαθάριση των παθογόνων...
Το συμπλήρωμα έχει καθιερωμένο ρόλο στην ανοσία έναντι των ιών (περισσότερα εδώ).
Η προσαρμοστική απόκριση εξαρτάται από την έμφυτη απόκριση
Η προσαρμοστική ανοσία εξαρτάται από την επαγωγή της έμφυτης ανοσοαπόκρισης. Αυτό συμβαίνει επειδή διαφορετικά συστατικά της έμφυτης ανοσοαπόκρισης, όπως η απελευθέρωση ορισμένων μορίων, όπως οι κυτοκίνες, απαιτούνται για την πλήρη διέγερση της προσαρμοστικής ανοσοαπόκρισης.
Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ένας από τους κύριους λόγους που έχουμε ανοσοενισχυτικά στα εμβόλια. Τα ανοσοενισχυτικά είναι μόρια που κυρίως διεγείρουν την έμφυτη ανοσολογική απόκριση, προκειμένου να δημιουργηθεί το σωστό φλεγμονώδες περιβάλλον για την πλήρη πρόκληση της προσαρμοστικής ανοσοαπόκρισης.
Μερικά από τα κύτταρα του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος λειτουργούν επίσης ως γέφυρες μεταξύ του έμφυτου και του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος. Για παράδειγμα, τα δενδριτικά κύτταρα λειτουργούν ως “κύτταρα που παρουσιάζουν αντιγόνο”. Μεταφέρουν [9] και “παρουσιάζουν” μικρόβια ή μικροβιακά συστατικά στα κύτταρα της προσαρμοστικής ανοσίας, έτσι ώστε το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό μας σύστημα να μπορεί να “μάθει” από αυτά.
Στο τελευταίο μέρος αυτής της σειράς (Μέρος 4ο), θα εξετάσουμε την προσαρμοστική ανοσοαπόκριση.
1 Αν και για να είμαστε σαφείς, τα Β κύτταρα, τα οποία αποτελούν μέρος του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος, έχουν επίσης μερικούς από αυτούς τους υποδοχείς.
2 Αυτά τα πρότυπα στα μικρόβια ονομάζονται μοριακά μοτίβα που σχετίζονται με παθογόνο (PAMPs) και περιλαμβάνουν βακτηριακό λιποπολυσακχαρίτη, πεπτιδογλυκάνη, λιποτεϊχοϊκά οξέα, μαννάνες, βακτηριακό DNA, δίκλωνο RNA και γλυκάνες. Αυτά τα PAMP παράγονται μόνο από μικροβιακά παθογόνα και όχι από τους ξενιστές τους. Συνήθως είναι δομές που μοιράζονται ολόκληρες κατηγορίες παθογόνων. Για παράδειγμα, όλα τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια έχουν λιποπολυσακχαρίτες, επομένως ένας υποδοχέας αναγνώρισης προτύπων λιποπολυσακχαρίτη μπορεί να ανιχνεύσει την παρουσία σχεδόν οποιουδήποτε Gram-αρνητικού βακτηρίου.
3 Για παράδειγμα, δείτε αυτό ή αυτό.
4 Βλέπω συχνά έγγραφα ή σχολικά βιβλία που λένε ότι τα ουδετερόφιλα είναι τα “πρώτα ανταποκρινόμενα” ενάντια σε διάφορες λοιμώξεις. Μπορεί τα ουδετερόφιλα να είναι τα πρώτα που διασχίζουν τα αιμοφόρα αγγεία για να εισέλθουν σε μολυσμένους ιστούς, αλλά μπορεί στην πραγματικότητα να μην είναι τα “πρώτα ανταποκρινόμενα”, καθώς υπάρχουν ανοσοκύτταρα που κανονικά κατοικούν σε ιστούς, όπως τα μακροφάγα ή τα φυσικά κύτταρα φονείς. Η εικασία μου είναι ότι αυτά μπορεί πραγματικά να ανταποκριθούν πριν από τα ουδετερόφιλα, τουλάχιστον μερικές φορές.
5 Αυτή η διαδικασία ονομάζεται “εξώθηση”.
6 Είναι επίσης τα κυρίαρχα κύτταρα που βρίσκονται στο πύον.
7 Συγκεκριμένα, μπορεί να δείτε αυτά τα κύτταρα ταξινομημένα ανάλογα με το πόσο εκφράζουν τους υποδοχείς CD14 και CD15.
8 Διαφορετικά γνωστό ως "παρουσίαση αντιγόνου".
9 Σε πολλές περιπτώσεις καταπίνουν τα μικρόβια, τα διασπούν και στη συνέχεια παρουσιάζουν κομμάτια από τις μικροβιακές πρωτεΐνες.