Swoisty układ odpornościowy - odporność nabyta adaptacyjna

Rozpoznanie antygenów jako obcych przez układ adaptacyjny wymaga procesu zwanego prezentacją antygenu. Układ zapoznaje się ze specyficzną strukturą antygenu i tworzy „sekcję” ukierunkowaną wyłącznie na jego neutralizację. Takie „sekcje” specjalizują się w niszczeniu określonych patogenów, komórek zmienionych przez atak patogenu lub nieprawidłowych komórek własnych, np. uległych transformacji nowotworowej. Dane uzyskane w wyniku pierwszego kontaktu z antygenem (odpowiedzi pierwotnej), są przechowywane przez komórki pamięci, dzięki czemu możliwe jest szybkie wznowienie odpowiedzi przy powtórnym kontakcie z antygenem, tzw. odpowiedzi wtórnej.

Swoisty układ odpornościowy – rozpoznawanie antygenu

Komórkami swoistego układu odpornościowego są leukocyty zwane limfocytami, pochodzące z komórek macierzystych szpiku i występujące w trzech rodzajach: B, T i Tγδ. Limfocyty B są komórkami efektorowymi odpowiedzi humoralnej (opartej na przeciwciałach). Limfocyty T, dzielące się na cytotoksyczne, pomocnicze i regulatorowe, są elementami odpowiedzi komórkowej, wpływając jednak również na odpowiedź humoralną. Limfocyty B i T rozpoznają antygeny za pomocą receptorów. Dla  limfocytów T antygen staje się rozpoznawalny po fragmentacji i sprzężeniu w kompleks z cząsteczkami powierzchni komórki prezentującej, stanowiącymi tzw. główny układ zgodności tkankowej (ang. MHC). Komórkami „preparującymi” i prezentującymi antygeny są m. in. wspomniane komórki dendrytyczne. Limfocyty T cytotoksyczne rozpoznają antygeny sprzężone z cząsteczkami MHC klasy I; limfocyty T pomocnicze i regulatorowe, antygeny sprzężone z cząsteczkami MHC klasy II. Limfocyty T γδ rozpoznają antygeny bez prezentacji i sprzężenia z cząsteczkami MHC. Stąd uczestniczą, m.in. w rozpoznawaniu komórek nowotworowych.

Antygenowe receptory limfocytów B są umocowanymi na powierzchni komórki przeciwciałami (tzw. przeciwciała powierzchniowe), rozpoznającymi antygeny bez udziału MHC, w formie wyjściowej: na patogenie, komórce lub w płynie pozakomórkowym. Poszczególne limfocyty B są wyposażone w receptory tylko dla określonego antygenu. Dopiero więc ich pełna populacja dysponuje zestawem przeciwciał dla wszystkich antygenów, na które eksponowany jest organizm. Kontakt limfocytów B i T z ich „macierzystymi” antygenami powoduje zwielokrotnienie ich liczby w postaci klonów (linii). Każdy klon limfocytów T i B rozpoznaje inny antygen.

Swoisty układ odpornościowy -odporność komórkowa

Limfocyty cytotoksyczne (Tc)

Tc zabijają komórki własne zakażone patogenami (głównie wirusami) lub komórki uszkodzone/zamierające, etc. Te procesy powodują, że takie „upośledzone” komórki stają się posiadaczami antygenów odróżniających je od komórek zdrowych. Tc ulegają aktywacji po związaniu takiego odmienionego antygenu sprzężonego z cząsteczką MHC klasy I „upośledzonej” komórki. W wiązaniu uczestniczy koreceptor Tc, marker powierzchniowy CD8.  „Zabójcza” aktywność cytotoksycznych T jest istotna, przykładowo, w ograniczaniu replikacji wirusów w zakażonych komórkach.

Limfocyty pomocnicze (Th)

Th regulują obie: adaptacyjną i wrodzoną  odpowiedź odpornościową, decydując, która z nich jest optymalna w przypadku danego patogenu, a także mobilizują komórki odpornościowe, w tym Tc,  do aktywności cytotoksycznej. Th rozpoznają antygeny sprzężone z cząsteczkami MHC klasy II. W rozpoznaniu uczestniczy koreceptor CD4, marker limfocytów Th. W rozpoznawaniu antygenu przez Th uczestniczy znacznie większa liczba receptorów niż w przypadku Tc, a aktywacja Th wymaga dłuższego kontaktu z komórką prezentującą antygen. Aktywacja Th uwalnia cytokiny wpływające na bakteriobójczą funkcję makrofagów i aktywność cytotoksyczną Tc. Ponadto Th wysyłają sygnały konieczne do aktywacji komórek B wytwarzających przeciwciała.

Limfocyty T γδ

Limfocyty T γδ posiadają inny receptor limfocytarny niż Th CD4+ i Tc CD8+ i posiadają wspólne cechy obu: limfocytów Th, Tc, a także  limfocytów NK (naturalnych zabójców). Uczestniczą więc zarówno w mechanizmach odporności wrodzonej i nabytej. Mogą przyczyniać się do wytwarzania pamięci immunologicznej, lecz z drugiej strony są wyposażone w receptory rozpoznające wzorce (PPR), odpowiadając w ciągu godziny na antygeny drobnoustrojów.

Odpowiedź humoralna

Instrumentem odpowiedzi humoralnej są przeciwciała produkowane przez limfocyty B. Przeciwciała, białka o strukturze dużej litery Y, posiadają region zmienny, który może przybrać unikalną formę dopasowaną jak klucz do zamka praktycznie do każdego antygenu, wg zasady antygen i specyficzne tylko dla niego przeciwciało. Limfocyt B rozpoznaje antygen w momencie, gdy ten zostaje związany przez specyficzne przeciwciało powierzchniowe stanowiące receptor limfocytu. Zasadą jest, że limfocyt B posiada receptor specyficzny tylko dla jednego antygenu! Antygen ulega degradacji w limfocycie i następnie jest prezentowany w kompleksie z MHC II odpowiedniemu limfocytowi Th. Th uwalnia limfokiny, aktywujące limfocyt B, który zaczyna się dzielić dając olbrzymią liczbę identycznych, potomnych limfocytów B – plazmocytów produkujących przeciwciało specyficzne tylko dla tego antygenu, obecne we krwi i węzłach chłonnych. Olbrzymia liczba identycznych przeciwciał  rozpoznaje antygen wyjściowy, w postaci rozpuszczalnej lub na większej strukturze, na przykład powierzchni patogenu. Przeciwciała wiążą antygen umożliwiając jego zniszczenie pośrednio: przez układ dopełniacza i fagocyty lub bezpośrednio przez neutralizację (np. toksyn) albo blokowanie możliwości infekowania kolejnych komórek gospodarza (w przypadku bakterii i wirusów).  Noworodki do rozwinięcia własnej pamięci immunologicznej wykorzystują przeciwciała matczyne przechodzące przez łożysko.

Swoisty układ odpornościowy -pamięć immunologiczna

Cześć limfocytów T i B przekształca się w długowieczne komórki pamięci immunologicznej. Rozległość pamięci organizmu zależy od liczby patogenów i antygenów, z którymi organizm zetknął się w ciągu całego życia, a więc podlega ciągłej adaptacji. Pamięć immunologiczna: krótkotrwała – pasywna i długotrwała – aktywna umożliwia szybkie postawienie organizmu w stan gotowości po kolejnym kontakcie z patogenem/obcym antygenem. Utrzymywanie pełnego zestawu elementów chroniących przez patogenem/antygenem (przeciwciał i komórek odpornościowych) mimo ich nieobecności w danym momencie jest nieekonomiczne metabolicznie i termodynamicznie, stąd nieużywane elementy efektorowe odpowiedzi ulegając powolnej eliminacji z organizmu pozostając jedynie w archiwum pamięci immunologicznej.

Dr Tomasz Ochałek